Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie viele Zellen verträgt unser Blut?

14.06.2012
Bioinformatiker der Universität Jena berechnen mit Einsteins Gleichung optimalen Hämatokritwert
„Blut ist dicker als Wasser“, sagt der Volksmund und hat damit sprichwörtlich Recht: Denn der lebensnotwendige Saft besteht fast zur Hälfte aus festen Bestandteilen. Den größten Anteil daran – insgesamt rund 40 Prozent des Blutes – haben die roten Blutzellen. Sie enthalten den roten Farbstoff Hämoglobin und sind für den Transport von Sauerstoff zuständig.

„Erstaunlich ist, dass dieser Anteil nicht nur bei allen Menschen in etwa gleich ist, sondern auch bei vielen anderen Wirbeltieren“, sagt Prof. Dr. Stefan Schuster von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Die Vermutung liege daher nahe, dass dieser Wert ein in der Evolution bewährtes Optimum darstelle. „Bei einem niedrigeren Volumenanteil der roten Blutzellen wird weniger Sauerstoff transportiert“, erklärt der Inhaber des Lehrstuhls für Bioinformatik der Biologisch-Pharmazeutischen Fakultät. „Bei einem höheren Anteil würde zwar der Sauerstofftransport erhöht. Da das Blut dann aber dickflüssiger wäre, würde gleichzeitig die Transportgeschwindigkeit sinken.“

Wie Prof. Schuster und sein Kollege Dr. Heiko Stark nun herausgefunden haben, lässt sich der optimale Hämatokritwert – der den Volumenanteil der roten Blutzellen angibt – mit einer Gleichung berechnen, die auf niemand Geringeren als Albert Einstein zurückgeht. Der geniale Forscher hatte sich neben Relativitätstheorie und Quantenphysik auch mit der Viskosität von Flüssigkeiten beschäftigt. „In der Fachliteratur gibt es bereits mehrere theoretische Ansätze zur Berechnung des optimalen Hämatokritwertes“, so Schuster. Die Bioinformatiker der Uni Jena haben untersucht, welche dieser Gleichungen am besten geeignet ist, die Abhängigkeit der Viskosität der Flüssigkeit (Blut) vom Volumenanteil der Partikel (Blutzellen) auszudrücken und wurden bei Einstein fündig. Ihre Ergebnisse haben die Jenaer Forscher in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Journal of Applied Physiology“ veröffentlicht (DOI: 10.1152/japplphysiol.00369.2012).

Demnach hängt die Viskosität einer Flüssigkeit von der Viskosität des Lösungsmittels und dem Volumenanteil ihrer festen Bestandteile ab. Außerdem enthält Einsteins Gleichung noch den Faktor 2,5. „Setzt man eine von Arrhenius vorgeschlagene Modifikation dieser Gleichung in die Gleichung für die Strömungsgeschwindigkeit ein und bestimmt das Maximum, erhält man ein Optimum von exakt 40 Prozent“, sagt Dr. Stark und rechnet vor: 1 geteilt durch 2,5 ist gleich 0,4 oder eben 40 Prozent. Der normale Hämatokrit des Menschen scheint also auch aus strömungsphysikalischer Sicht optimal zu sein. Das erkläre auch, warum sich derselbe Wert auch bei vielen Tierarten finden lässt, etwa bei Löwen, Antilopen, Ziegen, Elefanten und Kaninchen.

In ihrem Artikel haben die Bioinformatiker die experimentell ermittelten Hämatokrit-Werte von insgesamt 57 Wirbeltierarten aus der Literatur aufgeführt. „Darunter finden sich aber auch einige Abweichungen vom Optimum“, macht Stark deutlich. So liegt der Hämatokrit bei Robben mit 63 Prozent deutlich darüber. „Hier kommen vermutlich zusätzliche Kriterien zum Tragen.“ Zum Beispiel brauchen Meeressäuger wegen der langen Tauchzeiten eine größere Speicherkapazität für Sauerstoff.

Nebenbei stellen die Jenaer Forscher mit ihren Ergebnissen auch die illegale Praxis des Blutdopings im Sport in Frage. Dabei wird versucht, die Konzentration des sauerstofftransportierenden Hämoglobins im Blut und somit die Leistungsfähigkeit des Sportlers zu erhöhen. Dadurch steigt der Hämatokritwert künstlich an. „Doch das ist nicht nur kriminell, sondern ist, so folgt es aus unseren Berechnungen, auch vom physiologischen Effekt her mehr als fragwürdig“, resümiert Prof. Schuster.

Original-Publikation:
H. Stark, S. Schuster, Comparison of various approaches to calculating the optimal hematocrit in vertebrates, J. Appl. Physiol. 2012, DOI: 10.1152/japplphysiol.00369.2012

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Schuster, Dr. Heiko Stark
Lehrstuhl für Bioinformatik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Ernst-Abbe-Platz 2, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 949580, 03641 / 949584
E-Mail: stefan.schu[at]uni-jena.de, heiko[at]starkrats.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Fische als Ton-Ingenieure
28.02.2017 | Universität Regensburg

nachricht Maus-Stammzellen auf Chip könnten Tierversuche ersetzen
28.02.2017 | Universität Bern

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: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

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-...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

23. VDMA-Arbeitsberatung „Engineering und Konstruktion“ am 2. März 2017 an der TH Wildau

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Atomfalle für die Wasserdatierung

28.02.2017 | Geowissenschaften

Zellen passen sich ultraschnell an die Schwerelosigkeit an

28.02.2017 | Medizin Gesundheit

Maus-Stammzellen auf Chip könnten Tierversuche ersetzen

28.02.2017 | Biowissenschaften Chemie