Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RUB-Forscher klären Funktionsweise von Stickstoffmonoxid: K.O.-Mäuse zeigen die Signalwege

24.04.2007
PNAS berichtet: Ein einziger Rezeptor vermittelt

Bluthochdruck, lebensgefährliche Verdauungsstörungen und eine gestörte Blutgerinnung stellen sich ein, wenn der wichtigste Rezeptor für Stickstoffmonoxid (NO) nicht funktioniert. Das haben Pharmakologen der Ruhr-Universität um PD Dr. Andreas Friebe anhand von speziell gezüchteten Knock-out-Mäusen herausgefunden, die nicht über den Rezeptor Guanylyl-Cyclase verfügten.

"Damit haben wir gezeigt, dass die gefäßerweiternde und antithrombotische Wirkung des NO, die man sich schon seit langem bei der Behandlung der Koronaren Herzkrankheit (Angina Pectoris) zunutze macht, in der Maus ausschließlich über einen einzigen Rezeptor vermittelt werden", erklärt Dr. Friebe. Eine häufig postulierte Beteiligung anderer Rezeptoren ist damit erstmals ausgeschlossen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe von PNAS.

Stickstoffmonoxid: Viel mehr als ein Schadstoff

Lange hielt man Stickstoffmonoxid (NO) nur für einen Schadstoff, der bei Verbrennungsprozessen entsteht und in Auto- und Industrieabgasen vorkommt; inzwischen weiß man, dass NO als körpereigenes Signalmolekül bei vielen physiologischen Regulationsprozessen eine wichtige Rolle spielt. Als Medikament wird Nitroglyzerin, aus dem im Körper NO freigesetzt wird, schon seit über 150 Jahren zur Therapie der Herzkranzgefäßverengung (Angina pectoris) und beim Herzinfarkt eingesetzt. Der genaue Wirkmechanismus von Nitroglyzerin war jedoch bisher unbekannt.

Rezeptor ausgeschaltet

Der Arbeitsgruppe von Dr. Friebe ist es nun gelungen, den wichtigsten Rezeptor für das Signalmolekül NO, die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase, in Mäusen auszuschalten. Die gentechnisch veränderten sog. Knock-out-Mäuse sind identisch mit Kontrollmäusen, außer dass ihnen ein einziges Enzym, eben die NO-sensitive Guanylyl-Cyclase fehlt. "Anhand der durch das Fehlen hervorgerufenen Defekte bei den Knock-out-Mäusen konnten wir die Bedeutung des Enzyms und damit des NOs untersuchen", erklärt Dr. Friebe. "Zusätzlich konnten wir nun klären, ob physiologische Prozesse von NO ausschließlich über die Guanylyl-Cyclase, oder - wie vielfach postuliert - über andere Zielproteine vermittelt werden."

Bluthochdruck und Verstopfung

Ein wichtiger Befund der Experimente war, dass die Knock-out-Mäuse innerhalb von weniger als 30 Tagen sterben. Die Todesursache ist ein zu langsamer Transport der Nahrung im Magen-Darmtrakt, der in Verstopfung (Obstipation) und Perforation der Darmwand resultiert. Die Überlebenszeit der Mäuse konnte signifikant gesteigert werden durch die Gabe von ballaststofffreiem Futter, was zeigt, dass die Darmmotilität in den K.O.-Mäusen nicht ausreicht, um Quellstoffe der Nahrung ausreichend gut zu transportieren. Eine zweite wichtige Veränderung der K.O.-Mäuse gegenüber Wildtyp-Mäusen ist ein stark erhöhter Blutdruck. Dieser Befund zeigt, dass eine kontinuierliche Bildung von NO im Blutgefäß die Gefäße weit hält und daher für das Niedrighalten des Blutdrucks mitverantwortlich ist. Ein dritter wichtiger Befund ist, dass bei Knock-out-Mäusen die Blutplättchen - kleine Blutzellen, die bei einer Verletzung die Blutgerinnung mitbestimmen und den Wundverschluss initiieren - nicht mehr auf NO reagieren. Normalerweise wirkt NO hemmend auf die Aggregation der Plättchen, hat also somit eine antithrombotische "blutverflüssigende" Wirkung.

Andere Vermittler ausgeschlossen

"Insgesamt konnten wir mit Hilfe der Mäuse zeigen, dass zwei der wichtigsten und am längsten bekannten Funktionen von NO, die Regulation der Gefäßweite und die Aggregationshemmung von Plättchen, ausschließlich von der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase vermittelt werden", fasst Dr. Friebe zusammen. "Wir können zumindest für das System der Maus andere Rezeptoren oder Vermittlermoleküle von NO ausschließen."

Hintergrund: Erforschung von NO

Gegen Ende der 1970-er Jahre wurden NO-freisetzende Substanzen als wirksame Stimulatoren eines Enzyms, der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase, identifiziert, die das intrazelluläre Signalmolekül cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) synthetisiert. Die physiologische Relevanz dieser NO-vermittelten Aktivierung blieb jedoch zunächst unklar. Erst die Identifizierung eines im Gefäßendothel gebildeten und direkt auf die Gefäßzellen wirkenden Faktors brachte Hinweise auf körpereigenes NO. Dieser zunächst als EDRF ("endothelium derived relaxing factor") bezeichnete Faktor, der auf bestimmte hormonale Signale hin im Gefäßendothel gebildet wird, führt dabei über eine Erhöhung der cGMP-Produktion zur Relaxation von Blutgefäßen. EDRF konnte schließlich eindeutig als NO identifiziert werden, das nicht nur in Endothelzellen, sondern auch in einer Vielzahl anderer Gewebe gebildet wird. Für ihre Arbeiten an EDRF, NO und der NO/cGMP-vermittelten Gefäßrelaxation wurde 1998 der Nobelpreis für Medizin an Robert Furchgott, Ferid Murad und Louis Ignarro verliehen.

Titelaufnahme

Friebe, Andreas: Fatal gastrointestinal obstruction and hypertension in mice lacking NO-sensitive guanylyl cyclise. In: Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) published April 23, 2007, 10.1073/pnas.0609778104 (Physiology)

Weitere Informationen

PD Dr. Andreas Friebe, Abteilung für Pharmakologie und Toxikologie der Ruhr-Universität Bochum, Tel. 0234/23-24990, E-Mail: andreas.friebe@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise