„Ein wun­der­schö­nes Sys­tem“

Haller Tagblatt - - BLICK IN DIE WELT - Von Wal­ter Wil­lems

Aus­ge­zeich­ne­te Wis­sen­schaft­ler ent­de­cken den Mecha­nis­mus, der Do­ping mög­lich macht – und Kran­ken hel­fen könn­te.

port­ler nutz­ten die Fol­gen von Sau­er­s­to˜man­gel schon, be­vor die mo­le­ku­la­ren Grund­la­gen ge­klärt wa­ren: In gro­ßer Hö­he re­agiert der Kör­per auf die so ge­nann­te Hy­po­xie mit der ver­stärk­ten Bil­dung ro­ter Blut­kör­per­chen. Die stei­gern die Trans­port­ka­pa­zi­tät für Sau­er­s­to˜ – und da­mit die Leis­tungs­fä­hig­keit. Die Ver­sor­gung mit Sau­er­s­to˜ (O2) ist es­sen­zi­ell für den Kör­per – und spielt auch bei vie­len Krank­hei­ten ei­ne Rol­le. Kein Wun­der: „Es ist die Sub­stanz, von der man am meis­ten kon­su­miert und oh­ne die man am kür­zes­ten über­le­ben kann“, sagt der US-For­scher Gregg Se­men­za von der Johns Hop­kins Uni­ver­si­ty in Bal­ti­more.

Se­men­za hat wie sein US-Kol­le­ge Wil­li­am Kae­lin aus Bos­ton und der Bri­te Pe­ter Rat­cli˜e (Ox­ford) auf mo­le­ku­la­rer Ebe­ne ge­klärt, wie die Sau­er­s­to˜re­gu­lie­rung in Kör­per­zel­len funk­tio­niert. „Die bahn­bre­chen­den Ent­de­ckun­gen der dies­jäh­ri­gen No­bel­preis­trä­ger ha­ben den Mecha­nis­mus hin­ter ei­nem der be­deu­tends­ten An­pas­sungs­pro­zes­se des Le­bens ent­hüllt“, be­grün­de­te das No­bel­ko­mi­tee sei­ne Wahl.

SBe­gon­nen hat die­ser An­pas­sungs­pro­zess vor gut 500 Mil­lio­nen Jah­ren: Da­mals stieg der Sau­er­s­to˜ge­halt der At­mo­sphä­re von we­ni­gen auf heute 21 Pro­zent. Zu je­ner Zeit ent­stan­den die ers­ten kom­ple­xen tie­ri­schen Le­be­we­sen – und es ent­wi­ckel­ten sich Mecha­nis­men, um Ge­we­be und Zel­len aus­rei­chend mit dem Gas zu ver­sor­gen. Dass Mi­to­chon­dri­en, die Kraft­wer­ke der Zel­len, Sau­er­s­to˜ da­zu nut­zen, Nähr­s­to˜e in Ener­gie um­zu­wan­deln, ist lan­ge be­kannt. For­scher wis­sen zu­dem seit Jahr­zehn­ten, dass bei Sau­er­s­to˜man­gel die Kon­zen­tra­ti­on des in der Nie­re pro­du­zier­ten Hor­mons Ery­thro­poe­tin (EPO) steigt, was wie­der­um die Bil­dung ro­ter Blut­kör­per­chen ver­stärkt. Die­se Funk­ti­on von EPO nutz­ten Sport­ler beim Do­ping. Doch die kom­ple­xen mo­le­ku­la­ren Grund­la­gen der Sau­er­s­to˜re­gu­lie­rung in Zel­len wa­ren bis in die 1990er Jah­re un­be­kannt. Dann ent­deck­te Se­men­za bei gen­ver­än­der­ten Mäu­sen, wel­che DNA-Se­quen­zen am EPO-Gen hin­ter die­sem E˜ekt steck­ten. In Le­ber­zel­len stieß er auf ein Pro­te­in, das zen­tral an der Sau­er­s­to˜re­gu­lie­rung be­tei­ligt ist und das er HIF (Hy­po­xia In­du­ci­b­le Fac­tor) nann­te.

Kae­lin und Rat­cli˜e ent­deck­ten dann ei­nen Zu­sam­men­hang von HIF mit dem sel­te­nen Von-Hip­pel-Lin­dau-Syn­drom (VHL), das mit Tu­mo­ren an Au­ge und Zen­tra­lem Ner­ven­sys­tem ein­her­geht. Ist das VHL-Pro­te­in mu­tiert, wird HIF nicht ab­ge­baut, ähn­lich wie bei Sau­er­s­to˜man­gel. Dar­auf re­agiert die Zel­le mit der Bil­dung von Blut­ge­fä­ßen. Bei­de Mecha­nis­men sind für die Me­di­zin in­ter­es­sant. So ge­nann­te HIF-PH-In­hi­bi­to­ren ver­hin­dern, dass HIF ab­ge­baut wird und kur­beln so die Bil­dung von EPO an. Von der hö­he­ren Zahl ro­ter Blut­kör­per­chen sol­len vor al­lem Nie­ren­kran­ke pro­fi­tie­ren, die un­ter Blut­ar­mut – An­ämie – lei­den.

Hirn­tu­mo­re hem­men

In der Krebs­me­di­zin wie­der­um sol­len so ge­nann­te HIF-2al­pha-An­t­ago­nis­ten da­für sor­gen, dass Krebs­zel­len den Bo­tens­to˜ VEGF we­ni­ger pro­du­zie­ren. Das soll et­wa bei Nie­ren­krebs und Hirn­tu­mo­ren die Bil­dung neu­er Blut­ge­fä­ße zur Ver­sor­gung des Tu­mors hem­men.

Der kom­ple­xe Mecha­nis­mus, wie der Kör­per auf ei­ne ge­rin­ge­re Sau­er­s­to˜zu­fuhr re­agiert sei ein „wun­der­schö­nes Sys­tem“sag­te Gregg Se­men­za, als er 2016 – eben­falls ge­mein­sam mit Rat­clif­fe und Kae­lin – den re­nom­mier­ten Las­ker-Award be­kam. Die For­schung sei sei­ne Re­li­gi­on, sag­te er da­mals in sei­ner Dan­kes­re­de: „Ich bin vol­ler Stau­nen über das Er­geb­nis von vier Mil­li­ar­den Jah­ren Evo­lu­ti­on auf die­sem Fleck des Uni­ver­sums.“

Fo­to: Uni­ver­si­tät Ox­ford/afp

Der bri­ti­sche Phy­si­ker Pe­ter Rat­cli e.

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