Das Rot im Blut

Ery­thro­zy­ten trans­por­tie­ren Sau­er­stoff und ma­chen da­mit un­ser Le­ben mög­lich. Sie kön­nen aber auch tö­ten, wenn sie von Krank­hei­ten be­fal­len sind.

Die Presse am Sonntag - - Wissen - VON JÜR­GEN LAN­GEN­BACH

Was macht un­ser Blut so rot? Das Ei­sen bzw. die Zel­len, in de­nen es sei­ne tra­gen­de Rol­le spielt, die sau­er­stoff­tra­gen­de: die Ery­thro­zy­ten. Sie ge­hö­ren zu den häu­figs­ten Zel­len im Kör­per, zu den selt­sams­ten auch: Sie ha­ben kei­nen Kern mit DNA, den ha­ben nur ih­re Vor­läu­fer­zel­len, beim Rei­fen sto­ßen sie ihn aus, um Platz zu schaf­fen für Hä­mo­glo­bin, das ers­te Pro­te­in, des­sen Struk­tur ge­klärt wur­de, 1959 von Max Pe­rutz, 1962 er­hielt er den No­bel­preis da­für. Es bin­det Sau­er­stoff, aber nicht im­mer gleich stark, das ist das nächs­te Mira­kel: Ganz früh im Le­ben, im Ute­rus, ha­ben wir an­de­res Hä­mo­glo­bin, fö­ta­les.

Das holt den Sau­er­stoff aus dem Blut der Mut­ter her­ein. Und das hat an der Schnitt­stel­le, der Pla­zen­ta, we­nig. Denn der Sau­er­stoff muss durch die Schran­ke hin­durch dif­fun­die­ren, im Ge­gen­zug geht CO2 hin­aus, das bringt im Blut au­ßen an der Pla­zen­ta ei­ne Mi­schung mit ge­rin­ge­rem Sau­er­stoff­ge­halt als an­dern­orts. Fö­ten hel­fen sich, in­dem sie ihr Hä­mo­glo­bin an­ders bau­en: Das be­steht im­mer aus vier Su­bein­hei­ten, zwei Al­pha- und zwei Non-Al­phaKet­ten, aber Letz­te­re sind in adul­tem Hä­mo­glo­bin vom Typ Be­ta, in fö­ta­lem vom Typ Gam­ma (sie dif­fe­rie­ren in ei­ner Po­si­ti­on in ei­ner Ami­no­säu­re). In den ers­ten Le­bens­jah­ren wird Gam­ma durch Be­ta er­setzt, wie lang das geht, ist nicht ganz klar, und ein we­nig Gam­ma be­hal­ten wir das gan­ze Le­ben.

Aber nicht ge­nug, um vor ei­ner zwie­späl­ti­gen Krank­heit zu schüt­zen: Si­chel­zel­len­an­ämie. Sie ist er­erbt, und sie war das ers­te Lei­den, bei dem man zei­gen konn­te, dass es mit win­zigs­ten De­fek­ten in Ge­nen bzw. Pro­te­inen zu tun hat. Li­nus Pau­ling, Che­mi­en­o­bel­preis­trä­ger von 1954, tat das in den 1940er-Jah­ren und nann­te sol­che Lei­den „mo­le­ku­la­re Krank­hei­ten“. Die der Si­chel­zel­len­an­ämie ver­formt die Ery­thro­zy­ten – sie sind Schei­ben – so, dass sie an Si­cheln er­in­nern und sich auf­ein­an­der­sta­peln wie Tel­ler. Die Fuh­re ist zu groß für klei­ne Blut­ge­fä­ße, sie bringt üb­le Schmer­zen und frü­hen Tod. War­um hat die Evo­lu­ti­on die Mu­ta­ti­on dann nicht schon lang weg­ge­schafft aus dem Er­be? Weil sie ei­ne an­de­re Krank­heit ab­weh­ren hilft, das be­merk­te 1954 Ant­ho­ny All­ison (Ox­ford) in Ke­nia: Si­chel­zel­len­an­ämie war dort ver­brei­tet, wo auch Mala­ria es war. De­ren Er­re­ger, Plas­mo­di­um, greift Ery­thro­zy­ten an. Schutz ge­währt die Mu­ta­ti­on, aber sie muss sich in Gren­zen hal­ten, darf nur von ei­nem El­tern­teil kom­men, dann bleibt sie harm­los (so ist das auch bei ei­ner an­de­ren Mala­ria­ab­wehr, die die Evo­lu­ti­on bzw. das Blut ge­fun­den hat, Tha­l­as­sä­mie).

Wie der Schutz funk­tio­niert, ist bis heu­te nicht recht ge­klärt, al­le paar Jah­re wie­der kom­men Er­folgs­mel­dun­gen, 2013 wa­ren es gleich zwei. Ei­ne Grup­pe glaub­te ge­zeigt zu ha­ben, dass Plas­mo­di­um ak­tiv ab­ge­wehrt wird (Sci­ence, 334, S.1283), ei­ne zwei­te sah statt­des­sen ei­ne er­höh­te Mala­ri­a­to­le­ranz des Kör­pers (Cell 3, S. 398). Mo­le­ku­la­re Me­di­zin. Wie auch im­mer: Wenn die Kur von Va­ter und Mut­ter ver­erbt wird, treibt sie den Teu­fel mit dem Beel­ze­bu­ben aus, wird selbst zur Pla­ge. Die kann man al­len­falls lin­dern, ei­ne kau­sa­le The­ra­pie gibt es nicht. Aber ei­ne Idee, die an Pau­ling an­knüpft und mo­le­ku­la­re Krank­hei­ten auch mo­le­ku­lar re­pa­rie­ren will: Si­chel­zel­len­an­ämie trifft nur adul­tes Hä­mo­glo­bin, das mit dem Be­ta, fö­ta­les Hä­mo­glo­bin mit sei­nem Gam­ma ist ge­feit: Man müss­te al­so das ei­ne durch das an­de­re er­set­zen, al­tes Blut jung ma­chen. Die Me­di­zin hat schon vie­le Vor­stö­ße ver­sucht, der jüngs­te kommt von Mit­chell Weiss (Mem­phis), er hat kran­ke Ery­thro­zy­ten gen­tech­nisch so um­pro­gram­miert, dass sie ihr Hä­mo­glo­bin auf Gam­ma um­stel­len: sich un­ver­wund­bar ma­chen, ge­sun­den (Na­tu­re Me­di­ci­ne 15. 8.).

Aber Blut muss nicht nur in un­ter­schied­li­chen Le­bens­al­tern un­ter­schied­lich viel Sau­er­stoff trans­por­tie­ren, son­dern auch bei ver­schie­de­nen An­for­de­run­gen des Kör­pers, kurz­fris­ti­gen und dau­ern­den. Ers­te­res hat Do­ping­kon­trol­leu­ren viel Mü­he be­schert – Ei­gen­blut! –, Letz­te­res brach­te die Men­schen, die gro­ße Hö­hen be­sie­del­ten, in ein Di­lem­ma: In 3500 Me­tern über dem Meer ist die Luft so dünn, dass 40 Pro­zent we­ni­ger Sau­er­stoff ver­füg­bar ist als un­ten am Meer. Die lo­gi­sche Ant­wort ist ei­ne Er­hö­hung der Zahl der ro­ten Blut­zel­len, den Schluss hat die Evo­lu­ti­on auch ge­zo­gen, bei den An­den­be­woh­nern. Aber die Lo­gik kann in den Tod füh­ren, sie über­sieht et­was: Ery­thro­zy­ten ver­klum­pen, wenn ih­re Kon­zen­tra­ti­on zu hoch wird. Des­halb ha­ben die Be­sied­ler des Hi­ma­la­ja den Ge­gen­weg ein­ge­schla­gen, die Zahl der Ery­thro­zy­ten ver­rin­gert (und das Vo­lu­men der Lun­ge er­höht, sie ho­len mit ei­nem Atem­zug 15 Li­ter Luft, bei uns sind es zwei bis drei).

Aber ob nun vie­le oder we­ni­ge Ery­thro­zy­ten im Blut sind – wo­her wis­sen sie, wann wo Be­darf herrscht? Sau­er­stoff­hung­ri­ge Ge­we­be si­gna­li­sie­ren es, aber Ery­thro­zy­ten de­tek­tie­ren es auch selbst, an ei­ner Gren­ze, die fast so dicht ist wie die Pla­zen­ta, die der Blut/Hirn­schran­ke, Mai­ken Ne­der­gaard (Ro­ches­ter) hat es ge­zeigt (Neu­ron 91, S. 851): In en­gen Ge­fä­ßen neh­men Ery­thro­zy­ten Man­gel auf der an­de­ren Wand­sei­te wahr, dann drin­gen sie durch, ma­chen sich dünn, ver­for­men sich ex­trem.

Die Mu­ta­ti­on ist zwei­schnei­dig: Sie schützt vor Mala­ria, kann aber selbst zur Pla­ge wer­den. Die An­ämie be­fällt nur das Blut Er­wach­se­ner. Des­halb will man es gen­tech­nisch ver­jün­gen.

Das kön­nen sie al­ler­dings nur, so­lan­ge sie jung sind und ge­sund, das Al­tern – Ery­thro­zy­ten le­ben um die 120 Ta­ge – schwächt die Elas­ti­zi­tät, Krank­hei­ten tun es auch. Des­halb hat der Kör­per ei­ne Qua­li­täts­kon­trol­le, in der nicht funk­ti­ons­fä­hi­ge Ery­thro­zy­ten aus­ge­schie­den wer­den (und ihr Ei­sen re­zy­kliert wird). Zwei Or­ga­ne sor­gen da­für, die Le­ber und die Milz. In der hat Ming Dao (MIT) die Mecha­nis­men ge­ra­de in ih­re feins­ten Ve­räs­te­lun­gen ver­folgt: Die bil­den ein aus­ge­klü­gel­tes Fil­ter­sys­tem, in dem bleibt hän­gen, was sich nicht ge­nug ver­for­men kann (Pnas 113, S. 7804).

Da­zu ge­hö­ren auch Zel­len, die mit Mala­ria oder Si­chel­zel­len­an­ämie ge­schla­gen sind, sie wer­den steif. Ob das Aus­fil­tern die Lei­den mil­dert, ist un­klar, es wer­den ja stets neue Zel­len be­fal­len. Ir­gend­et­was je­doch kann bei der An­ämie hel­fen: Im Schnitt be­schränkt sie die Le­bens­dau­er ih­rer Op­fer in den USA mit ih­rem ho­hen me­di­zi­ni­schen Stand auf 47 Jah­re. Aber Sa­mir Bal­las (Phil­adel­phia) hat in An­na­len vier Pa­ti­en­ten aus­fin­dig ge­macht, die hoch in ih­ren 80ern leb­ten (Blood 4. 10.). Das mag an noch ei­nem Mira­kel des Bluts lie­gen: Al­le vier wa­ren Frau­en, sie ha­ben we­ni­ger Ery­thro­zy­ten als Män­ner.

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