Üblicherweise wird der orale Glukosetoleranztest bei Schwangeren zwischen Woche 24 und 28 durchgeführt. Ein internationales Team aus Forschenden ging nun der Frage nach, ob durch eine Vorverlegung bei Schwangeren mit Risikofaktoren für eine Hyperglykämie die Gesundheit von Mutter und Kind positiv beeinflusst wird.
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Vitamin D ist ein wichtiger Nährstoff für die Gesundheit unserer Nutztiere (und der Menschen!) ist, aber wissen Sie auch, warum? DSM-Firmenich veranstaltet am 5. September dazu ein Webinar.
Vitamin D ist nicht nur ein entscheidender Faktor für die Bildung und den Erhalt des Knochengewebes, sondern spielt auch bei vielen anderen physiologischen Aspekten wie Immunität, Muskelentwicklung und Fortpflanzung eine wichtige Rolle. Das Webinar “Bone health and beyond – ensuring optimal dietary levels of vitamin D3”soll den Teilnehmern helfen, besser zu verstehen, wie dieses Vitamin in der Tierernährung am besten eingesetzt werden kann mit dem Ziel einer nachhaltigeren Landwirtschaft.
Inhalte des Webinars sind:
- Geschichte, Stoffwechsel, Funktionen und Mangelsymptome
- Auswirkungen auf die Tiergesundheit und Produktivität sowie aktuelle Empfehlungen für alle Tierarten
- Qualität und nachhaltige Produktformen für den optimalen Einsatz in Futtermitteln
Darüber sprechen die Referenten José-Maria Hernandez, ANH Technical Marketing Global und Gilberto Litta, ANH Vitamins Advocacy Global, beide von DSM-Firmenich.
Das Webinar findet am 5. September in zwei Sessions statt:
Session 1: 09:00 - 10:00 AM CET (02:00 PM Bangkok)
Session 2: 04:00 - 05:00 PM CET (11:00 AM São Paulo)
Mehr Informationen unter DSM-ANH.Essential-Products@dsm-firmenich.com
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Die Ergebnisse einer neuen Oxford-Studie könnten die Demenz-Früherkennung entscheidend verbessern. Das kommt vor allem Männern zugute.
1,8 Millionen Deutsche sind an Demenz erkrankt. Bis zum Jahr 2050 werden es voraussichtlich 2,8 Millionen sein. Medikamente, die die Krankheit heilen, gibt es bislang nicht. Aber ihr Fortschreiten lässt sich verlangsamen. Eine Früherkennung kann hier entscheidende Vorteile bieten.
Wissenschaftler der Universität Oxford haben nun elf Risikofaktoren ausgemacht, anhand derer sich prognostizieren lässt, ob ein Mensch in den nächsten 14 Jahren an Demenz erkranken wird.
Sie untersuchten dazu die Daten von 220.000 britischen Männern und Frauen im Alter zwischen 50 und 72 Jahren (Durchschnittsalter knapp 60 Jahre). Dazu zogen sie 28 bereits bekannte Faktoren und Variablen heran, die eine Demenz begünstigen können. Innerhalb von 14 Jahren erkrankten zwei Prozent der Probanden.
Elf dieser Prognosefaktoren erwiesen sich als besonders wesentlich für die Entwicklung der Krankheit. Diese wurden in einer weiteren Studie an knapp 3.000 Probanden gegengeprüft.
In ihre Studie bezogen die Forscher auch das Vorhandensein des APOE-Gens mit ein, das die Wahrscheinlichkeit einer Demenzerkrankung erhöhen soll. Sie fanden heraus, dass dieser Fakt den höchsten Vorhersagewert für die Erkrankung hatte, dicht gefolgt von ihrem neu entwickelten Tool, das aus elf Vorhersagefaktoren besteht. Diese sind:
Gerade der letzte Punkt ist ungewöhnlich, bislang galten Frauen als häufiger von der Erkrankung betroffen.
In der britischen Zeitung "The Guardian" betonte Sana Suri, eine Hauptautorin der Studie: "Während ein höheres Alter (60 Jahre und älter) und APOE das größte Risiko darstellen, spielen auch veränderbare Faktoren wie Diabetes, Depression und Bluthochdruck eine Schlüsselrolle. Beispielsweise ist das geschätzte Risiko für eine Person mit all diesen Symptomen etwa dreimal höher als das einer gleichaltrigen Person, die keine davon hat.“
In der Zeitung heißt es außerdem: "Das neue Tool könnte als erstes Screening-Tool für Demenz eingesetzt werden, um Menschen in 'Risikogruppen' einzuteilen (...) Diejenigen, die laut Risikobewertung eine hohe Wahrscheinlichkeit haben, an Demenz zu erkranken, könnten für weitere Tests, einschließlich kognitiver Beurteilungen, Gehirnscans und Blutuntersuchungen, priorisiert werden."
Eine Untersuchung aus dem Jahr 2022, an der mehr als 10.000 erwachsene Probanden in den USA teilnahmen, ergab, dass Personen, die regelmäßig hoch verarbeitete Lebensmittel verzehrten, vermehrt zu Ängsten und depressiven Verstimmungen neigten. Die Forschung zeigte, dass Personen, die mindestens 60 Prozent ihrer Kalorienzufuhr aus hoch verarbeiteten Lebensmitteln bezogen, signifikant häufiger mit psychischer Belastung zu kämpfen hatten. Laut Eric M. Hecht, einem Forscher an der University of Miami Miller School of Medicine und Autor der Studie, kann dies zwar nicht als definitiver Nachweis für eine ursächliche Verbindung betrachtet werden, es besteht jedoch eine recht klare Korrelation.
Ebenfalls im Jahr 2022 abgeschlossen, bietet eine brasilianische Studie ähnliche Anhaltspunkte. Über einen Zeitraum von zehn Jahren wurden fast 11.000 Erwachsene untersucht. Die Studie ergab, dass ein hoher Konsum von hoch verarbeiteten Lebensmitteln mit einer Beeinträchtigung der kognitiven Funktion in Verbindung gebracht wurde. Die betroffenen Personen hatten Schwierigkeiten, sich an Informationen zu erinnern, neues Wissen zu erwerben und komplexe Aufgaben zu bewältigen.
Nach einer Organtransplantation wird das Immunsystem des Empfängers mit Medikamenten unterdrückt, damit es das neue Organ nicht abstößt. Die bisherigen Mittel haben allerdings schwerwiegende Nebenwirkungen. Nun haben Forschende einen neuen monoklonalen Antikörper entwickelt, der die Abstoßung gezielt verhindert, dabei aber weniger Nebenwirkungen aufweist. Erste Tests an Primaten verliefen erfolgreich. Weitere Studien sollen zeigen, ob der Antikörper für den Einsatz bei Menschen geeignet ist.
Organtransplantationen sind nur möglich, wenn die natürlich auftretende Abstoßungsreaktion des Immunsystems unterdrückt wird. Andernfalls würde es das neue Organ als fremd identifizieren und eine Entzündungsreaktion einleiten, die das Organ so schwer schädigt, dass es unbrauchbar wird. „Die derzeitigen Medikamente zur Verhinderung von Organabstoßungen sind insgesamt gut, aber sie haben viele Nebenwirkungen“, erklärt Imran Anwar von der Duke University in Durham. „Diese Therapien unterdrücken das Immunsystem und setzen die Patienten dem Risiko von Infektionen und Organschäden aus. Viele verursachen zudem nicht-immunbedingte Komplikationen wie Diabetes und Bluthochdruck.“
Auf der Suche nach nebenwirkungsärmeren Alternativen fokussieren sich Forschende auf spezifische Schlüsselpunkte des Immunsystems. Einer davon ist der Rezeptor CD40, der auf den antigenpräsentierenden Zellen sitzt. Diese Zellen besitzen die Fähigkeit, spezifische Proteinmerkmale von Krankheitserregern oder anderen körperfremden Zellen aufzunehmen und sie den T-Zellen und anderen Akteuren des Immunsystems zur Wiedererkennung zu „zeigen“. Bei Kontakt mit einer solchen antigenpräsentierenden Zelle binden aktivierte T-Zellen mithilfe eines Protein namens CD40-Ligand an diesen Rezeptor und leiten so eine Abstoßungs- und Entzündungsreaktion ein.
Schon früher haben Forschende versucht, diesen Liganden mit Hilfe von monoklonalen Antikörpern zu blockieren und so die Abstoßung von transplantierten Organen zu verhindern. Tatsächlich hatte sich einer dieser Antikörper in vorklinischen Studien als so erfolgreich erwiesen, dass er bereits an menschlichen Probanden getestet wurde. Die klinischen Studien mussten allerdings abgebrochen werden, da viele menschliche Versuchspersonen Thrombosen entwickelten. Grund dafür war, dass der Antikörper auch an ein anderes Ziel band, den sogenannten Fc-gamma-Rezeptor auf den Blutplättchen. Auf diese Weise förderte er die Entstehung von Blutgerinnseln.
Anwar und sein Team haben den Antikörper nun so modifiziert, dass er weiterhin gegen den CD40-Linganden wirkt, aber nicht mehr an den Fc-gamma-Rezeptor bindet. Dem neu gestalteten Antikörper gaben sie den Namen AT-1501. „Wir haben AT-1501 mit dem Ziel entwickelt, das Risiko für Thrombosen zu vermeiden“, schreiben die Forschenden. Nachdem sie zunächst im Labor nachgewiesen hatten, dass der neue Antikörper tatsächlich nur die erwünschten und nicht die unerwünschten Bindungseigenschaften aufweist, testeten sie ihn an lebenden Primaten. Für die Versuche führten sie bei vier Makaken eine Nierentransplantation durch und behandelten sie im Anschluss mit AT-1501.
Das Ergebnis: „Die AT-1501-Infusionen wurden gut vertragen und es wurden keine unerwünschten Nebenwirkungen festgestellt, auch keine Komplikationen mit Thrombosen“, berichtet das Team. Einer der vier Affen musste 56 Tage nach der Transplantation wegen einer Abstoßungsreaktion eingeschläfert werden. Die übrigen drei Tiere überlebten jedoch bis zum Endpunkt der Studie drei Monate nach der Transplantation und zeigten nur minimale Anzeichen einer Entzündungsreaktion. Nach drei Monaten wurden die Tiere getötet, um das transplantierte Organ genau zu untersuchen. „Tatsächlich zeigten sich auch bei der Gewebeuntersuchung keinerlei Anzeichen für eine Abstoßungsreaktion“, berichten die Forschenden.
Ähnlich vielversprechende Ergebnisse erzielten Anwar und sein Team bei einer weiteren Gruppe von Makaken, denen sie Inselzellen der Bauchspeicheldrüse transplantierten. Hier konnte AT-1501 allein die Abstoßung zwar nicht verhindern, wohl aber in Kombination mit gängigen Immunsuppressiva. Im Vergleich zu einer Behandlung mit Immunsuppressiva ohne AT-1501 verbesserte der neue monoklonale Antikörper zudem die Funktionsfähigkeit der transplantierten Inselzellen. Nebenwirkungen waren seltener als in der Kontrollgruppe.
„Diese Daten belegen, dass AT-1501 ein sicheres und wirksames Mittel ist, um das Überleben und die Funktion von Inselzell- und Nierentransplantaten zu fördern. Das ermöglicht es uns, sofort in klinische Studien einzusteigen“, sagt Anwars Kollege Allan Kirk. „Dieser weniger toxische Ansatz wird seit über 20 Jahren verfolgt und ich denke, wir sind endlich an einem Wendepunkt angelangt. Dies könnte ein großer Fortschritt für Menschen sein, die eine Organtransplantation benötigen.“ Voraussetzung dafür ist, dass sich AT-1501 auch in Studien an Menschen als wirksam erweist und keine bislang unentdeckten schwerwiegenden Nebenwirkungen verursacht.
Quelle: Imran Anwar (Duke University School of Medicine, Durham, USA) et al., Science Translational Medicine, doi: 10.1126/scitranslmed.adf6376
Bestimmte Flecken auf der Haut können ein Anzeichen für hellen Hautkrebs sein. Wie die Hautveränderungen aussehen und wann Sie zum Arzt gehen sollten.
Weißer oder heller Hautkrebs kommt damit sehr viel häufiger vor als der schwarze Hautkrebs. Dieser ist zwar die gefährlichere Variante, aber auch die bekanntere. Das Problem bei hellem Hautkrebs: Vielen Menschen ist er unbekannt und bleibt daher lange unentdeckt.
Definition: Heller oder auch Weißer Hautkrebs bezeichnet Tumore, die nicht aus pigmentbildenden Zellen (Melanozyten) entstehen, wie es bei Schwarzem Hautkrebs der Fall ist. Er kann hautfarben sein, aber auch in Form von roten Flecken oder Knoten auftreten.
Heller Hautkrebs entsteht vor allem durch die ultravioletten (UV-)Strahlen der Sonne. Sie schädigen das Erbgut der Hautzellen. Diese Schäden kann der Körper zwar in einem gewissen Maße erkennen und reparieren. Wenn die Haut der Sonne jedoch zu intensiv und zu lange ausgesetzt ist, bekommt das körpereigene Abwehrsystem Probleme. Dann können Krebszellen entstehen.
"Jährlich gibt es allein in Deutschland rund 200.000 Neuerkrankungen", sagt Prof. Eggert Stockfleth vom Hauttumorzentrum an der Charité in Berlin.
Zum hellen Hautkrebs zählen:
Die häufigste Form des hellen Hautkrebses ist der Basalzellkrebs, auch Basalzellkarzinom oder Basaliom genannt. "Rund vier von fünf Patienten leiden unter dieser Form. Häufig tritt der Basalzellkrebs im höheren Alter ab etwa 50 Jahren auf", sagt Prof. Claus Garbe vom Universitätsklinikum Tübingen.
Basalzellkarzionome wachsen vorwiegend auf der Glatze oder an den sogenannten Sonnenterrassen im Gesicht – auf der Stirn, an den Wangen, auf der Nase oder den Ohren. Sie bilden zwar in der Regel keine Metastasen, können aber umliegendes Gewebe zerstören. "Im Anfangsstadium sehen sie aus wie leicht gerötete Flecken, die erhaben oder auch eben sein können", beschreibt Garbe sie. "Mit der Zeit verkrustet der Tumor dann und kann auch bluten."
Eine seltenere Form des hellen Hautkrebses ist der Stachelzellkrebs, auch Plattenzellkarzinom oder Spinaliom genannt. Obwohl überwiegend an sonnenexponierten Körperstellen zu finden, kann der Stachelzellkrebs grundsätzlich alle Körperteile befallen. Vor allem Menschen um die 70 Jahre mit sonnengegerbter Haut sind gefährdet.
"Ein Plattenzellkarzinom beginnt in der Regel als roter Knoten, der so verhornt, dass sich seine Oberfläche wie Sandpapier anfühlt", schildert Garbe. Im Gegensatz zum Basalzellkrebs kann der Stachelzellkrebs metastasieren, also Tochterzellen bilden.
Eine Frühform des Plattenepithelkarzinoms ist die aktinische Keratose. Etwa zehn Prozent der Patienten entwickeln sich im Laufe der Zeit zu einem Plattenzellkarzinom. Auch sie treten vorwiegend auf der Glatze oder an den Sonnenterrassen im Gesicht auf. Aktinische Keratosen sind häufig nur mehrere Millimeter groß. Mit ihrer rauen Oberfläche ähneln sie dem Plattenzellkarzinom. Im Gegensatz zu diesem sind sie jedoch auf die oberste Hautschicht begrenzt und streuen nicht.
So unterschiedlich die Formen des hellen Hautkrebses sind – eines ist allen gemein: Je früher man ihn diagnostiziert, desto größer sind die Heilungschancen. "Wer eine komische Stelle auf seiner Haut bemerkt, sollte deswegen sofort zum Hautarzt gehen", rät Prof. Uwe Reinhold, Vorsitzender von Onkoderm, einem bundesweiten Netzwerk von auf Krebs spezialisierten Hautärzten. In den meisten Fällen reiche ein chirurgischer Eingriff aus, um den Tumor vollständig zu entfernen.
Nicht-chirurgische Alternativen seien beispielsweise eine Strahlen- oder Kältetherapie sowie die photodynamische Therapie. Bei dieser werden die Tumore zuerst mit wirkstoffhaltigen Cremes oder Gelen vorbehandelt und dann mit speziellen Lichtquellen bestrahlt. "Welche Therapie die richtige ist, kann aber nur der Hautarzt entscheiden."
Um es nicht erst so weit kommen zu lassen, ist ein effektiver Sonnenschutz die beste Vorbeugung gegen Hautkrebs und generell Hautkrankheiten – mit Sonnenschutzmittel, hautbedeckender Kleidung und dem Meiden der Sonne vor allem in der Mittagszeit.
Grundsätzlich gilt: Je heller die Haut, desto sonnenempfindlicher sind die Menschen. Kinder und Menschen mit Krankheiten, die das Immunsystem schwächen, seien ebenfalls besonders gefährdet. "Gleiches trifft auf Patienten zu, die sich einer Organtransplantation unterziehen mussten", sagt Reinhold. Jeder Sonnenbrand erhöhe das Hautkrebsrisiko, ergänzt Stockfleth.
Wer ganz sicher gehen will, sollte neben den vorbeugenden Maßnahmen regelmäßig das Hautkrebsscreening nutzen: Ab dem 35. Lebensjahr haben Personen mit gesetzlicher Krankenversicherung alle zwei Jahre Anspruch auf eine Vorsorgeuntersuchung.
Ist die Leber krank, kann sie ihrer wichtigen Aufgabe als Entgiftungsorgan nicht mehr ausreichend nachkommen. Wichtige Fakten rund um Leber für Sie zusammengefasst:
Dieser Beitrag beinhaltet lediglich allgemeine Informationen zum jeweiligen Gesundheitsthema und dient damit nicht der Selbstdiagnose, -behandlung oder -medikation. Er ersetzt keinesfalls den Arztbesuch. Individuelle Fragen zu Krankheitsbildern dürfen von unserer Redaktion leider nicht beantwortet werden.
Dieser Artikel wurde mithilfe maschineller Unterstützung erstellt und vor der Veröffentlichung von der Redakteurin Juliane Gutmann sorgfältig überprüft.
Die Studie wurde von einer Kooperation zwischen dem Global Cardiovascular Risk Consortium des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) und dem Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) durchgeführt, mit dem Ergebnis, dass es fünf entscheidenden Risikofaktoren gibt:
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Die kombinierte Wirkung aller fünf Risikofaktoren erklärt 57,2 Prozent des Herz-Kreislauf-Risikos bei Frauen und 52,6 Prozent bei Männern. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass rund 45 Prozent der weltweiten Herz-Kreislauf-Erkrankungen nicht allein durch die traditionellen Risikofaktoren erklärt werden können. Dies erfordere weiterführende Forschung.
Die Studie betont, dass auch Personen mit Bluthochdruck besonders gefährdet sind. Ein höherer Blutdruck oder Cholesterinspiegel geht mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen einher. Dabei nimmt die Bedeutung dieser Risikofaktoren mit zunehmendem Alter ab. Ein erhöhter Blutdruck beeinflusst beispielsweise 40-Jährige stärker als 80-Jährige.
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Mit Schock wird in der Medizin eine lebensgefährliche Kreislaufstörung beschrieben. Folgende Erste-Hilfe-Maßnahmen sollten Sie im Falle eines Schocks ergreifen:
Bewusstsein und Atmung der betroffenen Person prüfen
Bei Verdacht auf Schock sofort den Notruf 112 wählen
Die Person in Schocklage bringen und warmhalten
Im Alltag können Menschen in verschiedenen Situationen einen Schock erleiden, zum Beispiel bei einer allergischen Reaktion aufgrund eines Bienenstichs oder einem Unfall mit starkem Blutverlust oder Verbrennungen. Bei einem Schock wird ein Kreislaufzusammenbruch ausgelöst, und es besteht akute Lebensgefahr. Deshalb sollten sofort Erste-Hilfe-Maßnahmen eingeleitet werden.
Im medizinischen Sinn handelt es sich bei einem Schock nicht – wie im allgemeinen Sprachgebrauch – um schlichtes Erschrecken. Ebenso wenig geht es um eine durch traumatisierende Ereignisse ausgelöste posttraumatische Belastungsstörung (PTBS). Bei einem akuten Schock kommt es zu einem plötzlichen, starken Blutdruckabfall. Dadurch wird der menschliche Körper nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt.
Schnelles Handeln ist deshalb lebenswichtig, denn aufgrund von Sauerstoffmangel kann es zum Organversagen, insbesondere der Niere, Leber und der Verdauungsorgane, kommen. Zunächst sind die dadurch entstandenen Gewebeschäden noch umkehrbar, doch je länger der Schockzustand anhält, desto wahrscheinlicher werden dauerhafte Schäden. Im schlimmsten Fall endet ein Schock tödlich.
Wer einer verunfallten oder erkrankten Person Erste Hilfe leistet, kann einen beginnenden Schock an folgenden Symptomen erkennen:
Unruhe, Angst, Nervosität, aber auch Verwirrtheit und Schläfrigkeit
Blässe
Starkes Schwitzen bei kalter Haut
Schnelles Atmen
Frieren, zittern
Weitere Symptome unterscheiden sich je nach Schockursache. Im Verlauf des Schocks kann sich der Zustand der Person von Nervosität und Teilnahmslosigkeit bis hin zur Bewusstlosigkeit verändern.
Erste Maßnahme im Fall eines Schocks: Sofort und ohne Verzögerungen über die Telefonnummer 112 den Rettungsdienst verständigen.
Bei einem Herz-Kreislauf-Stillstand, das heißt, wenn die betroffene Person nicht mehr atmet, sollte umgehend mit der Wiederbelebung begonnen werden.
Atmet die betroffene Person noch, ist aber bewusstlos, bringen Sie sie in die stabile Seitenlage.
Ist sie wach und ansprechbar, versuchen Sie sie bis zum Eintreffen ärztlicher Hilfe zu beruhigen. Achten Sie dabei auf mögliche Bewusstseinsveränderungen und die Atmung.
Liegt eine allergische Reaktion vor (anaphylaktischer Schock), ist es wichtig, den Auslöser, wenn möglich, sofort zu entfernen. Viele Menschen, die wissen, dass sie eine schwere Allergie haben, tragen ein Allergie-Notfall-Set mit sich, das Medikamente und eine Anleitung zur Verabreichung enthält.
Blutet die Person stark (hypovolämischer Schock), können Sie versuchen, die Blutung durch einen Druckverband zu stillen. Aufgrund der niedrigen Blutzirkulation kühlt der Körper während eines Schocks schnell aus, weshalb es wichtig ist, die Person warmzuhalten. Dafür bietet sich beispielsweise die Rettungsdecke aus dem Verbandkasten im Auto an, aber auch andere Decken oder Jacken können den Zweck erfüllen.
Das oberste Ziel bei der Behandlung eines Schocks ist, den Blutkreislauf so schnell wie möglich zu stabilisieren beziehungsweise wiederherzustellen. Notfallteams können den Schockzustand schnell beurteilen und sind so ausgestattet, dass lebensrettende Maßnahmen meist direkt eingeleitet werden können.
Zum Beispiel ist die Gabe von Sauerstoff und Infusionen bei vielen Notfallsituationen Standard. Bestimmte Medikamente können den Blutdruck erhöhen, bei einer allergischen Reaktion schon vor Ort einem anaphylaktischen Schock entgegenwirken oder bei einem obstruktiven Schock Blutgerinnsel in einem blockierten Blutgefäß auflösen (Thrombolyse).
Wie erfolgreich die Behandlung eines Schocks verläuft, hängt von der Ursache und dem Zeitpunkt ab, zu dem die Therapie begonnen wird.
Ist die Person bei Bewusstsein, kommt die Schocklage zum Einsatz, bei der in Rückenlage die Beine (im Winkel von etwa 30 bis 60 Grad) erhöht gelagert werden, auf einem Stuhl oder Rucksack. Durch das Hochlegen der Beine wird die Blutzirkulation nach einem Blutdruckabfall rund um die wichtigsten Organe verbessert.
Achtung: Bei einer bewusstlosen Person darf die Schocklage nicht angewendet werden. In Rückenlage besteht Erstickungsgefahr. Bei Bewusstlosigkeit kann die Zunge in den Rachen rutschen und die Atmung behindern. Daher sollten bewusstlose Menschen in die stabile Seitenlage gebracht werden. Bei Atemnot kann die Rückenlage die Probleme mit der Atmung verstärken, weshalb sich in diesem Fall eine Lagerung mit erhöhtem Oberkörper empfiehlt.
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Das Protein schleust Häm-Moleküle durch die Zellmembran
Was aussieht wie ein Wirrwarr aus bunten Telefonkabeln, sind die 3D-Strukturen bakterieller Proteine. Um den menschlichen Wirt zu infizieren und im Menschen zu überleben, sind sie für das Bakterium unerlässlich: Sie helfen ihm zu atmen sowie Energie zu erzeugen. Welche Funktion dabei ein Protein namens CydDC übernimmt, war jahrzehntelang ein Rätsel, das Forschende aus aller Welt beschäftigte. Denn nur wenn sie die biochemischen Vorgänge in Bakterien verstehen, können sie gezielt neue Medikamente entwickeln oder Therapien verbessern. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des Max-Planck-Instituts für Biophysik, der Virje Universität Amsterdam in den Niederlanden, der Universität Gent in Belgien und der Universität Kent im Vereinigten Königreich konnten das Rätsel um CydDC nun lösen und zeigen, dass es sogenannte Häm-Moleküle durch die Membran schleust.
CydDC (grün) sitzt in der inneren Membran von Bakterien und transportiert mit Eisenionen (leuchtend gelb) beladenes Häm (gelb) aus dem Zytoplasma durch die Membran auf die andere Seite. Dort können die Häm-Moleküle in die Cytochrom bd Oxidase (hellviolett) eingebaut werden, um die Zellatmung zu aktivieren, die den Bakterien hilft, Energie zu erzeugen und im menschlichen Wirt zu überleben.
© Dan W. Nowakowski, N MOLECULAR SYSTEMS. Cover Design: Alex Wing. Quelle: Wu, D., Mehdipour, A.R., Finke, F. et al. Dissecting the conformational complexity and mechanism of a bacterial heme transporter. Nat Chem Biol 19, 992–1003 (2023).
Zahlreiche Erkrankungen des Menschen werden ausgelöst durch Bakterien. Viele davon enden auch heute, fast 100 Jahre nach der Entdeckung des ersten Antibiotikums Penicillin, noch tödlich, allen voran die Tuberkulose. Weil die Zahl an multiresistenten Bakterienstämmen immer weiter wächst, wird die Behandlung von Infektionen mit den gängigen Antibiotika zunehmend schwieriger. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen erforschen daher bakterielle Moleküle, um neue Angriffspunkte für Arzneistoffe zu identifizieren.
Das Forschungsteam um Schara Safarian am Max Planck Institut für Biophysik untersucht schon seit Jahren die Struktur und Funktionsweise von Cytochrom bd Oxidasen - einer Klasse von Proteinen, die in Bakterien vorkommt, unter anderem auch im Erreger der Tuberkulose. Cytochrom bd Oxidasen helfen dem Bakterium in der sauerstoffarmen Umgebung des Wirtskörpers zu atmen. Dabei wandeln sie Sauerstoff in Wasser um, um Energie aus Nährstoffen zu generieren. Für diesen Prozess benötigen Cytochrom bd Oxidasen sogenannte Häm-Moleküle, die Eisenionen „festhalten“ können. Diese Eisenionen vermitteln in Organismen den Übertrag von Elektronen zwischen verschiedenen Molekülen und helfen so, bei der Atmung Sauerstoff in Wasser umzusetzen.
Seit Jahrzehnten ist schon bekannt, dass Cytochrom bd Oxidasen auch einen Proteinkomplex namens CydDC benötigen, um ordnungsgemäß funktionieren zu können. Welche Rolle CydDC aber genau im bakteriellen Energiestoffwechsel spielt, blieb bisher undurchsichtig. Forschende spekulierten über unterschiedlichste Funktionen, bis das Team unter der Leitung von Schara Safarian nun endlich das Rätsel knackte: CydDC ist ein Häm-Transporter. Wie die Cytochrom bd Oxidasen sitzt es in der inneren Membran von Bakterien. Es transportiert Häm-Moleküle aus dem Cytoplasma durch diese Membran auf die andere Seite wie eine Schleuse. Erst dort können die Häm-Moleküle in das Gerüst der Cytochrom bd Oxidasen eingebaut werden und somit die Zellatmung aktivieren.
„Wenn man CydDC mit Medikamenten ausschalten könnte, würde die Atmung nicht mehr funktionieren und die Bakterien könnten im Menschen nicht überleben“, erklärt Di Wu, Postdoktorand am Max-Planck-Institut für Biophysik und Erstautor der Studie. „Weil wir Menschen selbst kein CydDC in unseren Zellen haben, wäre es ein guter Angriffspunkt für neue Antibiotika.“
Für den Erfolg bei der Aufklärung der Funktion von CydDC sorgte die fachübergreifende Zusammenarbeit von Experten und Expertinnen des Max-Planck-Instituts für Biophysik und der Universitäten in Amsterdam, Gent und Kent, die experimentelle und computerbasierte Methoden kombinierten. "Das CydDC-Projekt war ein schlafender Riese, der erst aufwachte, als sich das richtige Team um ihn herum bildete", so Projektleiter Safarian.
Einen großen Anteil am Erfolg des Projektes hatte Sonja Welsch mit ihrem Team. Sie leitet am Max-Planck-Institut für Biophysik das Elektronenmikroskopie-Zentrum und aufgrund ihrer jahrelangen Erfahrung und ihres Expertenwissens konnten die Forschenden die nur wenige Zehntausendstel Millimeter großen CydDC-Komplexe in einem beeindruckenden Hochdurchsatz-Ansatz mit hochauflösenden Elektronenmikroskopen in über 20 Datensätzen sichtbar machen. Leistungsstarke Computersimulationen halfen dann zu visualisieren, wie die CydDC-Transporter Häm aufnehmen und wieder freisetzen und dabei dynamisch ihre Struktur verändern.
mp Groß-Gerau - Bei Niesreiz ist es schwierig zu differenzieren, ob die Symptome durch eine Pollenallergie oder durch einen Infekthervorger...
