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 Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer
22.08.2017 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Virus mit Eierschale
22.08.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

22.08.2017 | Physik Astronomie

Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer

22.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Virus mit Eierschale

22.08.2017 | Biowissenschaften Chemie