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 Neues Unterwasser-Observatorium bei Boknis Eck
19.01.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Der erste Blick auf ein einzelnes Protein
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Auf die richtige Behandlung kommt es an

19.01.2017 | Seminare Workshops

Grundlagen der Akustik, Virtuelle Akustik, Lärmminderung, Fahrzeugakustik, Psychoakustik, Produkt Sound Design und Messtechnik

19.01.2017 | Seminare Workshops

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie