Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Oxidativer Stress: Mechanismus des Zelltods aufgeklärt

03.09.2008
Dr. Marcus Conrad vom Institut für Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik am Helmholtz Zentrum München hat die molekularen Mechanismen entschlüsselt, die bei oxidativem Stress den Zelltod auslösen.

Diese Erkenntnisse bieten neue Ansätze für die Therapierbarkeit von Alterungsprozessen und degenerativen Erkrankungen.

Lebensprozesse in Zellen erfordern ein reduzierendes Milieu, das mit Hilfe einer Vielzahl antioxidativer Enzyme aufrechterhalten werden muss. Das Phänomen ist aus dem täglichen Leben bekannt. So ändert ein aufgeschnittener Apfel oder ein Stück Fleisch rasch die Farbe. Die Lebensmittel verderben mittelfristig, weil der Luftsauerstoff chemische Reaktionen im Gewebe auslöst. Dadurch werden etwa Biomoleküle oxidiert.

Verschiebt sich im Organismus das Gleichgewicht zu Gunsten von oxidativen Prozessen, so spricht man von oxidativem Stress. Oxidativer Stress wird unter anderem mit der Alterung von Körperzellen in Verbindung gebracht. Weiterhin gilt eine starke Anreicherung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) bei gleichzeitigem Abfall der Konzentration des körpereigenen Antioxidans Glutathion als bekannte Ursache für akute und chronische degenerative Erkrankungen wie Schlaganfall, Arteriosklerose, Diabetes, Alzheimer und Parkinson.

Dass oxidativer Stress ein Auslöser von Zelltod ist, gilt als gängiges Modell. Bis jetzt waren jedoch Quelle und Natur der reaktiven Sauerstoffspezies sowie Fragen zum Mechanismus des Zelltods offen.

"Um die molekulare Funktion des zellulären Reduktionsmittels Glutathion im Stoffwechselweg des Zelltods, der durch oxidativen Stress ausgelöst wird, zu hinterfragen, wurden Mäuse und Zellen gezüchtet, denen spezifisch die Glutathion-Peroxidase 4 (GPx4) fehlte", erklärt Marcus Conrad vom Helmholtz Zentrum München. Bei der GPx4 handelt es sich um eines der wichtigsten Glutathion-abhängigen Enzyme. Die induzierte Inaktivierung von GPx4 führte zu massiver Oxidation von Lipiden und letztlich zum Zelltod. Dies konnte auch beobachtet werden, wenn in Wildtypzellen das intrazelluläre Glutathion entzogen wird.

Interessanterweise konnte der Zelltod durch Vitamin E vollständig verhindert werden, nicht aber mit wasserlöslichen Antioxidanzien. Da die Oxidation von Fettsäuren in diesem Signalweg, der schlussendlich zum Zelltod führt, von zentraler Bedeutung war, unternahmen die Wissenschaftler zahlreiche Versuche, um die Entstehung der Lipidperoxide detaillierter zu beschreiben.

Pharmakologische und genetische Analysen zeigten schließlich, dass Lipidperoxide nicht zufällig als Folge der GPx4-Ausschaltung entstehen, sondern von einem spezifischen Enzym des Arachidonsäure-Stoffwechsels, der 12/15-Lipoxygenase, erzeugt werden.

Die darauf folgende Aktivierung des Apoptose-induzierenden Faktors (AIF), erkennbar durch dessen Änderung der Lokalisation von Mitochondrien in den Zellkern, stellt ein weiteres wichtiges Ereignis in der Signalkette dar.

Marcus Conrad: "Bisher ging man von der Vorstellung aus, dass oxidativer Stress eine unspezifische Oxidation von vielen essenziellen Biomolekülen wie Proteinen und Lipiden verursacht. Wir waren deshalb überrascht zu finden, dass offensichtlich in Zellen durch Glutathion- oder Glutathion-Peroxidase-Mangel ganz spezifisch ein Signalweg angeschaltet wird, der zum Absterben der Zellen führt. Die Daten stellen die erste molekulare Analyse eines Redox-regulierten Signalweges dar und zeigen, wie oxidativer Stress im Körper erkannt wird und im Zelltod endet".

Da diese Zelltod-Kaskade mit Hilfe von Pharmaka an jedem beliebigen einzelnen Schritt unterbrochen werden kann, eröffnen sich vielversprechende Ansatzpunkte, um den schädlichen Effekt des oxidativen Stresses in stressbedingten Krankheiten des Menschen zu lindern.

Publikation

Alexander Seiler, Manuela Schneider, Heidi Förster, Stephan Roth, Eva K. Wirth, Carsten Culmsee, Nikolaus Plesnila, Elisabeth Kremmer, Olof Rådmark, Wolfgang Wurst, Georg W. Bornkamm, Ulrich Schweizer, and Marcus Conrad: Glutathione Peroxidase 4 Senses and Translates Oxidative Stress into 12/15-Lipoxygenase Dependent- and AIF-Mediated Cell Death. Cell Metabolism 2008 8: 237-248.

Michael van den Heuvel | idw
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-muenchen.de
http://www.helmholtz-muenchen.de/presse/pressemitteilungen/pressemitteilungen-20...

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: 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...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau