Gesundheit

Medizin-Nobelpreis

Atmen Sie jetzt tief durch!

Die Zellen unseres Körpers brauchen Sauerstoff. Einen Mangel spüren sie sofort und reagieren. Wie ihnen das gelingt, haben die diesjährigen Nobelpreisgewinner ergründet.

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Unterwegs in den Bergen - auch da müssen sich die Zellen an die Sauerstoffmenge anpassen

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Montag, 07.10.2019   18:23 Uhr

Einatmen, ausatmen. Einatmen, ausatmen. Rund 12 bis 18 Mal pro Minute atmet ein Erwachsener ein und aus, für gewöhnlich ohne darüber nachzudenken. Das Ziel des Manövers: Sauerstoff zu den Billionen Zellen des Körpers zu bringen.

Auf die Atmung im Großen folgt die Atmung im Kleinen, Zellatmung genannt. Sie sorgt dafür, dass Zellen aus Nahrung und Sauerstoff Energie gewinnen - was eine der Grundlagen dafür ist, dass der Körper als Ganzes funktioniert.

Doch Zellen atmen nicht nur. Sie spüren auch, wie viel Sauerstoff sie gerade zur Verfügung haben und passen sich entsprechend an.

Wie dieser Mechanismus grundlegend funktioniert, haben die beiden US-Amerikaner William Kaelin und Gregg Semenza und der Brite Peter Ratcliffe erforscht. Für ihre Arbeit werden die drei nun mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2019 geehrt.

Foto: TT News/ REUTERS; DER SPIEGEL

Sauerstoffsensoren in der Zelle

Zellen müssen immer wieder mit wechselnder Sauerstoffversorgung klarkommen, nicht nur im Krankheitsfall, sondern zum Beispiel auch beim Sport oder im Gebirge.

Gregg Semenza vom Johns Hopkins Institute for Cell Engineering in Baltimore entdeckte ein Protein, das als Sauerstoffsensor in den Zellen dient, das sogenannte HIF, kurz für: Hypoxia Inducible Factor.

Ist reichlich Sauerstoff vorhanden, enthält eine Zelle kaum HIF. Mangelt es an Sauerstoff, steigt die HIF-Menge, was wiederum die Aktivität von Genen in der Zelle beeinflusst.

Wieso schwankt die HIF-Konzentration? Inzwischen weiß man, dass die Zelle hier einen verschwenderisch anmutenden, aber dennoch ausgeklügelten Prozess nutzt. Sie produziert stetig neue HIF-Moleküle und baut sie ebenso stetig ab. Allerdings klappt die Entsorgung nur, wenn Sauerstoff da ist. Aus diesem Grund sammelt sich HIF bei Sauerstoffmangel in den Zellen an.

William Kaelin von der Harvard Medical School in Boston forschte am Protein VHL, das mit Krebs in Verbindung steht und ebenfalls je nach Sauerstoffgehalt mehr oder weniger aktiv ist. Peter Ratcliffe fand heraus, dass ein Zusammenhang zwischen HIF und VHL besteht. Ratcliffe ist Direktor für klinische Forschung am Francis Crick Institute in London und am Target Discovery Institute in Oxford.

Hoffnung auf Heilung

Weil die Sauerstoffversorgung bei vielen Krankheiten eine Rolle spielt, hofft man, dass die Arbeiten von Ratcliffe, Kaelin und Semenza dazu beitragen, neue Therapien zu entwickeln - etwa für Blutarmut, Wundheilung oder gar Krebs.

Stärkt man das Wirken von HIF, kann das zum Beispiel die Bildung roter Blutkörperchen anregen. Medikamente gegen Blutarmut, die letztendlich auf der Arbeit der drei Nobelpreisträger fußen, werden bereits in klinischen Studien getestet.

Die Hoffnung ist, dass die Erkenntnisse helfen, neue Therapien gegen einige Krebsformen zu entwickeln. Entsprechende Medikamente würden das Gegenteil von dem bewirken, was ein Mittel gegen Blutarmut leistet: Sie würden HIF nicht unterstützen, sondern blocken. Dies könnte unter anderem der Bildung neuer Blutgefäße entgegenwirken, die Tumoren zum Wachstum benötigen. Bis zur Entwicklung solcher Mittel ist es jedoch noch ein weiter Weg und es ist durchaus möglich, dass dieser Ansatz keine neuen Krebsmedikamente liefert.

Doch selbst wenn der diesjährige Nobelpreis nicht den Schlüssel zur Heilung von Krebs bringt, so hat er doch wichtige Erkenntnisse darüber geliefert, wie die Zellen des Körpers spüren, ob sie genug Sauerstoff haben. In diesem Sinne: einatmen, ausatmen.

insgesamt 1 Beitrag
Actionscript 08.10.2019
1. Ein Tumor, dessen..
...Gefährlichkeit auf Sauerstoffarmut beruht, ist der Gehirntumor Glioblastoma, wo die HIF-1 Synthese eine besondere Rolle spielt. Der Tumor ist besonders gefährlich in einem Stadium, wo der Tumor aufgrund der Sauerstoffarmut [...]
...Gefährlichkeit auf Sauerstoffarmut beruht, ist der Gehirntumor Glioblastoma, wo die HIF-1 Synthese eine besondere Rolle spielt. Der Tumor ist besonders gefährlich in einem Stadium, wo der Tumor aufgrund der Sauerstoffarmut nekrotisch ist, was unter Anderem auch zur Bildung von abnormalen Blutgefässen führt. Die Sauerstoffarmut hat noch andere Konsequenzen wie anaerober Abbau von Glucose, was zu Milchsäure Produktion fährt, unter welchen Bedingungen die Tumorzellen sich trotzdem noch vermehren können.

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