Rhombos-Online-Nachrichten (RON)
12.12.2011
Kategorie: Biologie & Chemie

Kleine Fliege, große Wirkung

Schädigende Auswirkungen von reaktiven Sauerstoffverbindungen in Frage gestellt

Heidelberg, 05.12.2011 Ein Überschuss an so genannten reaktiven Sauerstoffverbindungen gilt als Mitverursacher einer Vielzahl krankhafter Prozesse. Außerdem wird er auch mit Alterungserscheinungen in Verbindung gebracht. Bei neuesten Untersuchungen an Fruchtfliegen konnten Forscher allerdings keine Hinweise darauf finden, dass die Lebenszeit durch die vermehrte Bildung von solchen Sauerstoffverbindungen verkürzt wird. Die Ergebnisse der Studie des Deutschen Krebsforschungszentrums wurden im November auf der Internetseite des Fachmagazins Cell Metabolism veröffentlicht.
Eine Vielzahl von Krankheiten, wie zum Beispiel Parkinson oder Krebs, aber auch der Alterungsprozeß sollen durch oxidativen Stress mitverursacht oder zumindest beschleunigt werden. Oxidativer Stress entsteht in Zellen oder Geweben, wenn ein Übermaß an so genannten reaktiven Sauerstoffverbindungen - Oxidantien - vorliegt. Normalerweise haben Zellen die Fähigkeit, reduzierende oder oxidierende Stoffe zu neutralisieren. Ist der Neutralisierungsprozess gestört, tritt ein Ungleichgewicht in der Zelle auf, bei dem ein Überschuss an Oxidantien entsteht.               „ Bislang konnte aber niemand oxidative Veränderungen oder gar deren Zusammenhang mit krankhaften Prozessen in einem lebenden Organismus direkt verfolgen“, sagt Privatdozent Dr. Tobias Dick aus dem Deutschen Krebsforschungszentrum. „Es waren nur relativ unspezifische oder indirekte Nachweise darüber möglich, welche oxidativen Prozesse in einem intakten Organismus tatsächlich ablaufen.“ Laut der Studie gelang es Tobias Dick und seinen Kollegen nun erstmals diese Vorgänge in einem lebenden Organismus zu beobachten. Dafür schleusten sie Gene für Biosensoren in das Erbgut von Fruchtfliegen ein. Die Biosensoren sind spezifisch für unterschiedliche Oxidantien und zeigen durch ein Lichtsignal den oxidativen Status jeder einzelnen Zelle im Organismus an. Dies erfolgt über die gesamte Lebenszeit.

Fruchtfliegenlarve

Ein Biosensor macht die Oxidantienproduktion (gelb) im Gewebe einer wandernden Fliegenlarve sichtbar  ©Tobias Dick, Deutsches Krebsforschungszentrum

Die Forscher berichten, dass sie bereits in der Fliegenlarve eine sehr unterschiedliche Verteilung der Oxidantien feststellen konnten: Die Blutzellen produzieren in ihren Energiefabriken, den Mitochondrien, wesentlich mehr Oxidantien als beispielsweise Darm- oder Muskelzellen.
Bei den erwachsenen Tieren wollten die Wissenschaftler vor allem herausfinden, ob es mit zunehmendem Alter zu einer Anreicherung von Oxidantien im ganzen Körper kommt. Diese bislang gängige Annahme konnte das Forscherteam nach eigenen Angaben jedoch nicht bestätigen: Eine altersabhängige Zunahme von Oxidantien fand sich fast ausschließlich im Darm der Fliege. Der Vergleich von Fliegen mit unterschiedlicher Lebensspanne zeigte außerdem, dass sich die Ansammlung der Oxidantien im Darmgewebe bei einer längeren Lebensdauer sogar beschleunigte. Demnach kann die These, dass die Lebenszeit eines Organismus durch die Bildung von Oxidantien begrenzt wird, nicht bestätigt werden.
Obwohl umfangreiche Studien bis heute einen Nachweis schuldig bleiben, werden Antioxidantien oft als Schutz vor oxidativem Stress und damit als gesundheitsfördernd angepriesen. Um dem nachzugehen, fütterte das Team um Tobias Dick die Fliegen mit N-Acetyl-Cystein (NAC).Dieser  Substanz wird eine antioxidative Wirkung zugeschrieben. Nach Angaben der Forscher zeigten sich bei den NAC-gefütterten Fliegen aber keine Hinweise auf eine Abnahme der Oxidantien. Das NAC veranlasste die Energiefabriken verschiedener Gewebe sogar zu einer deutlich stärkeren Produktion der reaktiven Sauerstoffverbindungen.
Tobias Dick fasst die gewonnen Erkenntnisse zusammen: „Vieles, was wir mit Hilfe der Biosensoren an den Fliegen beobachtet haben, war für uns überraschend. Offenbar sind viele Ergebnisse, die an isolierten Zellen gewonnen wurden, nicht ohne weiteres auf die Situation in einem lebenden Organismus übertragbar. Das Beispiel NAC zeigt uns auch, dass wir derzeit nicht in der Lage sind, oxidative Prozesse im lebenden Organismus auf vorhersagbare Weise pharmakologisch zu beeinflussen.“ Er fügt hinzu: „Natürlich lassen sich die Ergebnisse nicht ohne weiteres von der Fliege auf den Menschen übertragen. Unser nächstes Ziel ist es, mit den Biosensoren oxidative Prozesse in Säugetieren zu beobachten, vor allem bei Entzündungsreaktionen und bei der Entwicklung von Tumoren.“

(mh)

Originalveröffentlichung: Albrecht, S., Teleman, A., Dick, T. et al: In vivo mapping of hydrogen peroxide and oxidized glutathione reveals chemical and regional specificity of redox homeostasis. Cell Metabolism 2011, DOI:10.1016/j.cmet.2011.10.010.
Kontakt: Tobias Dick, Tel: +49 6221 42 2320, Deutsches Krebsforschungszentrum, Redoxregulation (A160), Im Neuenheimer Feld 280, 69120 Heidelberg; Internet: http://www.dkfz.de/en/redoxregulation/index.php