Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Atmen im Untergrund: Ungewöhnliche Strategien zum Überleben bei Sauerstoffknappheit

09.12.2010
Internationale Forschergruppe entdeckt bei Blindmullen und Robben
Besonderheit im Gehirn-Stoffwechsel

Die medizinischen Sofortmaßnahmen sind klar: Beatmung und Herzmassage, um so die Versorgung des Gewebes mit Sauerstoff sicher zu stellen. Ansonsten drohen dem Patienten schon wenige Minuten nach einem Herzinfarkt und Gehirnschlag irreversible Schäden, besonders im empfindlichen Nervensystem.

Umso erstaunlicher ist, dass einige Säugetiere in ihren natürlichen Lebensräumen Zeiten von Sauerstoffmangel ohne Schädigung ihrer Nervenzellen überstehen. So lebt die israelische Blindmulle Spalax, ein etwa 20 cm langes Nagetier, dauerhaft in ihren unterirdischen Gängen bei Sauerstoffkonzentrationen im Boden, die der Todeszone des Mount-Everest-Gipfels entsprechen.

Robben wiederum können während des Tauchens bis zu über einer Stunde den Atem anhalten. Gerade von solchen „extrem-begabten“ Tieren wollen die Mainzer Forscher Thomas Hankeln, Frank Gerlach und Stefan Reuss in enger Zusammenarbeit mit ihren Hamburger Kollegen Thorsten Burmester und Stephanie Mitz sowie Forschern in Israel und Norwegen lernen, wie vielleicht zukünftig lebensbedrohliche Sauerstoffmangelsituationen beim Menschen zu behandeln sind.

Dazu untersuchen die Molekularbiologen die Aktivität von sauerstoffbindenden Atmungsproteinen, sogenannten Globinen. Dass Globine in Nervenzellen vorkommen, haben Burmester und Hankeln vor etwa 10 Jahren als erste entdeckt. Und in der Tat, die Proteine Neuroglobin und Cytoglobin, die entweder kurzzeitig Sauerstoff speichern oder für die Zelle giftige reaktive Sauerstoffverbindungen beseitigen, werden im Gehirn der Blindmulle um ein Vielfaches stärker gebildet als bei Ratten, also Tieren, die wie Menschen sehr sensibel auf Sauerstoffmangel reagieren.

Als auffällige Gemeinsamkeit von Spalax und Robbe zeigt sich ein weiterer Unterschied, der vielleicht die eigentliche Ursache der Anpassung beider Arten an Sauerstoffmangel darstellt: Speziell Neuroglobin wird hier in Stützzellen des Nervensystems, den Astrozyten (Gliazellen), gefunden, während Mensch, Maus und Ratte dieses Atmungsprotein nur in Nervenzellen selbst bilden. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass Säugetiere, die besonders gut mit Sauerstoffmangel zurechtkommen, während der evolutionären Anpassung an ihren extremen Lebensraum ihren gesamten Gehirn-Energiestoffwechsel umgestellt haben.

Spekuliert wird, dass die gegenüber Sauerstoffmangel toleranten Arten ihre sauerstoffverbrauchenden Stoffwechselwege primär in die Gliazellen verschoben haben. Umgekehrt scheinen die höchst empfindlichen Nervenzellen dadurch vor Schäden bewahrt zu werden, dass sie ihre Energie vor allem aus Stoffwechselvorgängen beziehen, die keinen Sauerstoff benötigen. Diese Erkenntnisse könnten zukünftige Wege aufzeigen, wie durch einen gezielten Einsatz der Atmungsproteine im Nervensystem kritische Phasen der Sauerstoffunterversorgung vielleicht besser zu bewältigen sind.

Veröffentlichungen:
Aaron Avivi, Frank Gerlach, Alma Joel, Stefan Reuss, Thorsten Burmester, Eviatar Nevo, and Thomas Hankeln
Neuroglobin, cytoglobin, and myoglobin contribute to hypoxia adaptation of the subterranean mole rat Spalax

PNAS published ahead of print November 29, 2010, doi:10.1073/pnas.1015379107

Stephanie A. Mitz, Stefan Reuss, Lars P. Folkow, Arnoldus S. Blix, Jose M. Ramirez, Thomas Hankeln, Thorsten Burmester
When the brain goes diving: glial oxidative metabolism may confer hypoxia tolerance to the seal brain

Neuroscience (2009) 163:552-560; doi:10.1016/j.neuroscience.2009.06.058

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Thomas Hankeln
Institut für Molekulargenetik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
D 55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-23277
Fax +49 6131 39-25846
E-Mail: hankeln@uni-mainz.de
Prof. Dr. Thorsten Burmester
Zoologisches Institut und Museum Grindel
Abteilung Tierphysiologie
Universität Hamburg
D 20146 Hamburg
Tel. +49 40 42838-3913
Fax +49 40 42838-3937
E-Mail: thorsten.burmester@uni-hamburg.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.iak-neuro.uni-mainz.de/Members/Hankeln_de.htm
http://www.pnas.org/content/early/2010/11/24/1015379107.short?rss=1

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie