Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kalzium als Entzündungsreiz

11.04.2013
Wissenschaftler der Universität Leipzig haben entdeckt, dass Kalzium Entzündungen antreibt. Ihre Fachveröffentlichung in "nature communications" beschreibt den auslösenden Reiz durch frei lösliche Kalzium-Ionen und den molekularen Weg über spezielle Rezeptoren. Die Arbeit hat Auswirkungen auf mehrere medizinische Fachgebiete und eröffnet neue pharmakologische Ansätze.

Das für zahlreiche Prozesse im Körper wichtige Kalzium wird zu einem Entzündungsreiz, wenn es sich im Raum um die Zellen verstärkt ansammelt. Dieses extrazelluläre Kalzium aktiviert das so genannte Inflammasom, einen großen Proteinkomplex, der ein entscheidender Bestandteil des körpereigenen Immunsystems ist, weil er Entzündungsreaktionen steuert.

Die Leipziger Arbeitsgruppe um Prof. Ulf Wagner und Dr. Manuela Rossol, Rheumatologen an der Universität Leipzig, konnte jetzt das obere Ende des molekularen Weges beschreiben, dass Kalzium den Mechanismus anschaltet: Der Entzündungsweg wird über zwei Rezeptoren ausgelöst, die Kalzium erkennen.

Rezeptor GPRC6A
Der eine ist der seit langem bekannte klassische Kalzium-Rezeptor, der in die Nebenschilddrüse gehört. Dort wird der Kalziumspiegel gemessen und kontrolliert. Schon bei einer geringen Abweichung des Kalziumspiegels entstehen Probleme und systemische Effekte auf den Organismus. In der Folge reguliert er sofort gegen, deshalb ist es kaum möglich, an dieser sensiblen Systemstelle therapeutisch einzugreifen.

Der zweite (G-Protein-gekoppelte) Rezeptor mit wissenschaftlicher Bezeichnung "GPRC6A" ist eine Neuentdeckung im Zusammenhang mit der Entzündung. Er ist nicht an jeder Zelle vorhanden, auf jeden Fall aber auf den im Blut zirkulierenden Fresszellen (Monozyten). Nach Auffassung der Forscher ist dieser Rezeptor eher in einer lokalen Entzündungsreaktion von Bedeutung, so dass er sich hemmen lässt, ohne gleich den gesamten systemischen Kalziumhaushalt durcheinander zu bringen. Dadurch eröffnen sich therapeutische Ansätze, sagt Ulf Wagner: "Unser mittelfristiges Ziel ist es zusammen mit unserem Pharmakologen, Prof. Michael Schaefer, Hemmstoffe für diesen Rezeptor zu suchen und zu entwickeln."

Wichtige Schutzreaktion mit gewissen "Nebenwirkungen"
Eine Entzündung, auch Inflammation genannt, ist im Organismus grundsätzlich ein wichtiger Prozess zur Abwehr von Infektionen, der möglichst nicht gehemmt werden sollte.

Aber auch fast alle Volkskrankheiten wie Diabetes und Rheuma sowie Gefäß- oder Tumorerkrankungen und sogar auch Adipositas und degenerative Gehirnerkrankungen, gehen mit einer Entzündung einher. "In der Rheumatologie und inneren Medizin haben wir es häufig nicht mit akuten Infektionen zu tun", so Wagner, "sondern mit chronischen Langzeiterkrankungen und dann ist die Entzündung fast immer schlecht. Deshalb wollen wir sie therapeutisch unterdrücken."

In der Folge von chronischen Entzündungen kommt es immer zu Kalkablagerungen, beispielsweise in Gefäßen oder im Fettgewebe, die auf radiologischen Bildern deutlich sichtbar sind. Die Forscher wussten, dass der freie Kalziumspiegel im Prozess irgendwann eine Rolle gespielt haben musste, allerdings war der Grund dafür bislang unbekannt. "Wir haben herausgefunden, das frei lösliche, biologisch aktive Kalzium-Ionen, also keine ausgefallenen Kalzium-Kristalle, ganz stark Entzündungen befördern", erläutert Ulf Wagner den Forschungsansatz. "Das haben wir in verschiedenen Geweben untersucht. Extrazelluläres Kalzium stimuliert die Zellen. Das war vorher nicht bekannt und ist eine ganz neue Erkenntnis."

In Zellen ist Kalzium in hoher Konzentration gespeichert.
Ihr Tod, also das Absterben von Gewebe, setzt es in erhöhtem Maße frei und befeuert so die Entzündung.

Entscheidend ist allerdings nicht die Konzentration im gesamten Blut, sondern die lokale Konzentration im Gewebe.

Sie steigt immer dann an, wenn Kalzium-Kristalle ausfallen.
Auf dem Röntgenbild sichtbare Verkalkungen sind ausgefallene Kristalle. Sie sind Ausdruck davon, dass an dieser Stelle die Kalzium-Ionen-Konzentration erhöht war und Entzündung stattgefunden hat. "Der von uns beschriebene Mechanismus kann die erhöhten Kalzium-Werte mit dem Ausmaß der Entzündung in Verbindung bringen", so Wagner, "und beschreibt ein alle Fachgebiete betreffendes, allgemein gültiges Prinzip."
Hintergrundwissen
Im menschlichen Körper spielt Kalzium eine wichtige Rolle und ist mengenmäßig der am häufigsten vorkommende Mineralstoff. Der Großteil steckt in Zähnen und Knochen. Letztere dienen als Speicher, aus dem bei einem Mangelzustand nach Bedarf Kalzium gelöst werden kann. In den Zellen ist das chemische Element an vielen Prozessen beteiligt, beispielsweise an der Zellteilung. Außerdem kann es Muskeln und Nerven erregen sowie Enzyme und Hormone aktivieren. Außerhalb der Zellen ist es unter anderem an der Blutgerinnung beteiligt und hält die Zellmembran stabil. Kalzium wird regulär mit der Nahrung aufgenommen.

Prof. Christoph Baerwald, Leiter der Sektion Rheumatologie am Universitätsklinikum Leipzig, sieht Kalzium-Pillen und Nahrungsergänzungsmittel mittlerweile kritisch. "Gerade in der Rheumatologie hat man in der Vergangenheit vielen Patienten zusätzliches Kalzium verschrieben, um Knochenveränderungen aufzuhalten. Inzwischen haben zwei größere Studien jedoch gezeigt, dass bereits ein wenig erhöhter Spiegel kardiovaskuläre Veränderungen auslösen kann. Deshalb sollte man mit einer unkontrollierten Aufnahme vorsichtig sein. Eine zusätzliche Einnahme sollte nur dann erfolgen, wenn man vorher den Spiegel bestimmt hat. Wenn der normal oder leicht erhöht ist, sollte man nichts zusätzlich einnehmen, sonst geraten die Aufnahmeprozesse durcheinander, was zu Nierensteinen oder Pseudogicht führen kann", so der Experte.

Einschätzend über die vorliegende Grundlagenforschung in seinem Team sagt Christoph Baerwald: "Es ist eine völlig neue Sicht, dass man mit Kalzium eine Entzündungsreaktion stimulieren kann und deshalb bei allen derartigen Reaktionen nach dem Kalzium schauen muss. Der weitere Aspekt, dass man über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren Entzündungen hemmen kann und somit eine pharmazeutische Eingriffsmöglichkeit hat, ist außerdem ein völlig neues Feld und könnte einen großen Durchbruch bedeuten." An diesem Thema arbeiten mehrere Leipziger Forschergruppen.

Link zur Fachveröffentlichung in nature communications:
http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n12/full/ncomms2339.html
doi:10.1038/ncomms2339
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Christoph Baerwald
Telefon: +49 341 97-15920 oder -24710
E-Mail: christoph.baerwald@medizin.uni-leipzig.de
Prof. Dr. Ulf Wagner
Klinik und Poliklinik für Gastroenterologie und Rheumatologie, Sektion Rheumatologie
Telefon: +49 341 97-24702
E-Mail: ulf.wagner@uniklinik-leipzig.de

Diana Smikalla | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de/presse

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Vitamin-Mangel, der Kampf gegen die Antriebslosigkeit und Nahrung für die Nerven
08.12.2016 | PhytoDoc Ltd.

nachricht Entschlüsselung von Kommunikationswegen zwischen Tumor- und Immunzellen beim Eierstockkrebs
06.12.2016 | Wilhelm Sander-Stiftung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie