Forschungspreise verliehen – Verein der Freunde des UKS e. V. fördert mit 25.000 Euro innovative Forschungsprojekte

Medizinische Forschung rettet Leben

In diesem Jahr vergeben die Freunde des UKS bereits zum elften Mal ihre mit insgesamt 25.000,- Euro hochdotierten Forschungspreise für junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Uniklinikums. Aus insgesamt 19 Anträgen wurden fünf Forschungsvorhaben von einem Wissenschaftsbeirat ausgewählt, die exemplarisch das hohe Niveau der Homburger Forschung und ihre Rolle bei der Entwicklung neuer medizinischer Behandlungsverfahren demonstrieren.

„Wichtig ist, dass man die jungen Leute fördert“, erklärte Professor Dr. Wolf-Ingo Steudel, Vorsitzender des Vereins der Freunde des Universitätsklinikums des Saarlandes e. V. anlässlich der Preisverleihung. Ohne die Erkenntnisse der medizinischen Forschung sind die immensen Fortschritte in ärztlicher Diagnostik, Therapie und Pflege nicht zu erzielen. Viele Krankheiten, die früher unabwendbar tödlich endeten, sind heute heilbar.

Aus diesem Grund fördern die Freunde des Universitätsklinikums des Saarlandes e.V. zukunftsweisende Forschungsprojekte junger, doch bereits forschungserfahrener Wissenschaftler.

Dr. rer. nat. Corinna Busch untersucht in ihren Forschungen die Rolle von Knoblauch in der Krebstherapie hinsichtlich der Hemmung des Wachstums von Tumorzellen durch die sogenannten Diallylpolysulfide (Inhaltsstoffe des Knoblauchs). Dabei wird auf molekularer Ebene der Wirkungsmechanismus der Knoblauchinhaltsstoffe näher analysiert. Es konnte bereits festgestellt werden, dass die Diallylsulfide viel versprechende Substanzen zur Behandlung von Tumorerkrankungen enthalten.

Dr. med. Johannes Oberwinkler erforscht, wie die verschiedenen hormonalen Einflüsse in den ß-Zellen, welche das Insulin bilden und freisetzen, miteinander wechselwirken und dabei die TRPM3-Steroidrezeptoren regulieren. Denn diese Rezeptoren können durch bestimmte Steroidhormone aktiviert werden, was zu einer Zunahme der Insulinfreisetzung führt. Die Ergebnisse dieser Studie sollen klären, ob es die Modulation von TRPM3-Rezeptoren ermöglicht, die Insulinfreisetzung medikamentös zu beeinflussen. Dies würde neue Wege in der Behandlung von Diabetes Mellitus eröffnen.

Dr. med. dent. Stefan Rupf befasst sich mit der Weiterentwicklung von Implantaten, um einer Periimplantitis vorzubeugen. Die Periimplantitis ist eine der Parodontitis ähnliche Erkrankung, die mit einer Entzündung sowie dem raschen Rückgang von Schleimhaut und Knochen im Bereich eines oder mehrerer Implantate einhergeht und unbehandelt zum Verlust des Implantats führt. Die Optimierung der Implantate und eine spezielle Behandlung der Oberflächenstruktur mittels Bestrahlung von Titanoberflächen mit kaltem Plasma und deren nachfolgenden Besiedlung mit knochenbildenden Zellen, soll zu einer Verbesserung der Integration zahnmedizinischer Titanimplantate im Kieferknochen führen.

Dr. med. Jacek Szczygielski prüft in seinem Forschungsvorhaben den Einfluss der Kombinationstherapie der Kühlung des Gesamtkörpers und damit des Gehirns (systemische Hypothermie) und der operativen Entfernung von Teilen des Schädeldaches (dekompressive Kraniektomie, um bei einer Erhöhung des Hirndrucks bei Schädel-Hirn-Trauma (SHT) Raum für das erhöhte Volumen zu schaffen). Außerdem werden die mit dem SHT einhergehende Erhöhung des Hirndrucks auf Ödembildung, Mortalität und neurologische Funktion, sowie die Funktion des AQP4-Rezeptors (Aquaporin-4) und des Gehirnstoffwechsels in einem Tiermodell getestet. Aquaporin-4 gehört zu den Membranproteinen, aus denen die Wasserkanäle der Zellmembranen aufgebaut werden. Diese regulieren den extra- und intrazellulären Wassergehalt und eine Fehlfunktion kann zu einer tödlichen Hirnschwellung führen.

Dr. med. Christian Werner untersucht den Zusammenhang von Ausdauersport und Telomerbiologie im Menschen in einer wissenschaftlichen Kooperation mit dem Institut für Sport- und Präventivmedizin und der Inneren Medizin III – Kardiologie. Telomere sind ein wichtiger Regulator der Zellalterung, die an den Enden der Chromosomen die Erbinformation schützen. Die zentrale Hypothese der Studie lautet, dass durch langjährige, regelmäßige Ausdauerbelastung im Menschen die Telomere und den Zellzyklus regulierende Faktoren günstig beeinflusst werden. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entschlüsselung der molekularen Mechanismen von Sport, was von großer Bedeutung für die Prävention von Herz-Kreislauferkrankungen ist.

Gruppenfoto der Förderpreisträger

v. l. n. r.: Dr. rer. nat. Johannes Oberwinkler, PD Dr. med. dent. Stefan Rupf, Prof. Axel Mecklinger (Vorsitzender des Fachbeirats), Dr. rer. nat. Corinna Busch, Prof. Dr. med. Wolf-Ingo Steudel (Vorsitzender des Vereins), Dr. med. Jacek Szczygielski, Dr. med. Christian Werner.

Details der Forschungsprojekte:

Dr. rer. nat. Corinna Busch, Professor Dr. Mathias Montenarh
Medizinische Biochemie und Molekularbiologie
Universität des Saarlandes
66421 Homburg
Tel.: 06841-16 26501
Diallylpolysulfide: Inhaltsstoffe des Knoblauchs in der Krebsbehandlung
Viele seit Jahren bekannte Studien weisen darauf hin, dass dem Knoblauch eine Schutzfunktion gegen Krebs zukommt. So scheinen Inhaltsstoffe von Knoblauchpräparaten über verschiedene biochemische Mechanismen die Steigerung der Immunkompetenz, die Unterdrückung der Zellteilung und -proliferation oder die Induktion der Apoptose (programmierter Zelltod) zu bewirken. Zu den vermutlich wirksamsten dieser Inhaltsstoffe zählen die Diallylsulfide, die für dieses Projekt vom Labor für Bioorganische Chemie der Universität des Saarlandes um Juniorprofessor Claus Jacob in synthetischer, hochreiner Form zur Verfügung gestellt wurden. Damit konnte die Wirkung der verschiedenen Diallylsulfide von Diallylmono- bis Diallyltetrasulfid auf Tumorzellen, in diesem Fall Darmkrebszellen, erstmals systematisch untersucht werden. Ziel dieser Studie war herauszufinden, ob Diallylsulfide geeignete Krebstherapeutika darstellen und über welche Mechanismen sie ihre Wirkung entfalten. Wir konnten zeigen, dass Tumorzellen durch Diallylsulfide in ihrem Wachstum gehemmt werden, und zwar umso stärker, je länger die Schwefelkette der jeweiligen Substanz ist. Diallylsulfide mit drei oder vier Schwefelatomen konnten sowohl den Zellzyklus der Zellen hemmen und dadurch die weitere Proliferation der kranken Zellen verhindern, als auch Apoptose auslösen, was das Absterben der Tumorzellen zur Folge hat. Am Mechanismus des Absterbens der Zellen scheinen reaktive Sauerstoffspezies (ROS) beteiligt zu sein. Erste Experimente zur Beteilung zellulärer Eiweißmoleküle an diesem Prozess haben zur Identifizierung zweier Regulatoren der Zellteilung geführt. Im weiteren Verlauf des Projektes sollen weitere Faktoren identifiziert werden um so auf molekularer Ebene den Wirkungsmechanismus der Knoblauchinhaltsstoffe besser zu verstehen. Insgesamt lässt sich bereits feststellen, dass die Diallylsulfide, auch aufgrund ihrer leichten Zugänglichkeit über die Nahrung viel versprechende Substanzen zur Behandlung von Tumorerkrankungen darstellen.
Dr. rer. nat. Johannes Oberwinkler
FR 2.4 Pharmakologie u. Toxikologie
Universität Saarlandes
66421 Homburg
Tel.: 06841-16 26423
E-Mail: johannes.oberwinkler@uks.eu
Bedeutung der TRPM3 Kanäle für die Insulinsekretion der pankreatischen beta-Zellen
und ihre Modulation durch intrazelluläre Signaltransduktionskaskaden
Insulin ist das wichtigste Hormon des menschlichen Körpers für die Regulierung des Blutzuckerspiegels. Es wird in einem bestimmten Zelltyp, den beta-Zellen, in der Bauchspeicheldrüse gebildet und bei einer Erhöhung der Zuckerkonzentration im Blut vermehrt von diesen Zellen in die Blutbahn abgegeben. Unzureichende Insulinfreisetzung führt zu erhöhtem Blutzuckerspiegel (Diabetes) und langfristig zu schwerwiegenden Folgeerkrankungen.

Die Menge an Insulin, die von den beta-Zellen freigesetzt wird, ist aber nicht vom Blutzuckerspiegel alleine abhängig. Vielmehr wird die Aktivität der beta-Zellen durch andere Hormone, wie z.B. die sogenannten Inkretine, aber auch durch die Aktivität des autonomen Nervensystems beeinflusst. Dies wird in der Therapie des Diabetes durch neuere Medikamente ausgenutzt, die direkt oder indirekt die Aktivität von Hormonrezeptoren auf den beta-Zellen regulieren.

Die Forschergruppe fand heraus, dass beta-Zellen auch einen Rezeptor besitzen, TRPM3 genannt, der durch bestimmte Steroidhormone aktiviert werden kann. Durch aktivierte TRPM3 Rezeptoren fließen vermehrt Kalziumionen von außen in die beta-Zellen, was zu einer Zunahme der Insulinfreisetzung führt. Allerdings ist die genaue Funktion von TRPM3 im Körper weiterhin unklar. Ebenso gibt es bisher keine Informationen darüber, ob und durch welche körpereigenen Signale die Aktivität dieser Rezeptoren reguliert wird. In diesem Projekt soll daher untersucht werden, wie die verschiedenen hormonalen Einflüsse in den beta-Zellen miteinander wechselwirken und dabei die Aktivität der TRPM3-Steroidrezeptoren regulieren. Die Ergebnisse dieser Studie sollen zeigen, ob die Modulation von TRPM3-Rezeptoren ein gangbarer Weg ist, die Insulinfreisetzung medikamentös zu beeinflussen.

Priv. Doz. Dr. med. dent. Stefan Rupf
Universitätsklinikum des Saarlandes
Klinik für Zahnerhaltung, Parodontologie und Präventive Zahnheilkunde, Gebäude 73
66421 Homburg / Saar
Telefon: 06841-16 24968 (Büro) / 06841-16 24960 (Sekretariat der Klinik)
E-Mail: stefan.rupf@uks.eu
Wie kann man Zahnimplantate haltbarer machen?
Oberflächenfunktionalisierung von Titanoberflächen mit einem kalten atmosphärischen Plasmajet
Raue und chemisch modifizierte Oberflächen garantieren die Integration zahnmedizinischer Titanimplantate im Kieferknochen. In der zahnmedizinischen Praxis sind Patienten und Zahnarzt mit dem Problem der Periimplantitis konfrontiert, einer Entzündung, die mit raschem Knochenabbau einhergeht und zum Verlust des Implantates führen kann. Ätiologisch ist die Periimplantitis durch auf der Implantatoberfläche befindliche Biofilme gekennzeichnet, die Entzündungsreaktionen in Schleimhaut und Kieferknochen unterhalten. Die Behandlung der Periimplantitis stützt sich auf die Entfernung der Biofilme nach operativer Freilegung der betroffenen Implantate. Eine Re-Osseointegration kann jedoch häufig nicht erreicht werden. Als Ursache muss die Zerstörung der modifizierten Titanoberflächen durch ihre mechanische Reinigung in Betracht gezogen werden.
Durch Einführung einer gepulsten Plasmaanregung gelang es, unter Normaldruck kalte Plasmen zu erzeugen. Es handelt sich hierbei um kalte atmosphärische Plasmajets. Diese sind ionisierte lokale Gasströmungen, die unter Normaldruck mittels Mikrowelle in Plasmajetquellen unter Verwendung von Edelgasen erzeugt werden. Durch Beimischung chemisch aktiver Gase (O2, N2) werden reaktive Sauerstoffspezies erzeugt, die in der Lage sind, mit Oberflächen zu reagieren. Kalte Plasmen verursachen Oberflächentemperaturen am Auftreffpunkt des Plasmajets von weniger als 40 °C. Mit Hilfe kalter atmosphärischer Plasmajets sind Reinigung und Hydrophilisierung von Oberflächen bei biologisch akzeptablen Temperaturen möglich.
Die Zielstellung des Projektes ist die in-vitro-Untersuchung der Besiedlung modifizierter zahnärztlicher Titanoberflächen mit Osteoblasten mit kaltem atmosphärischem Plasma. Es soll eine Reinigung und Hyperhydrophilisierung der Titanoberflächen erreicht und so ein grundlegender Beitrag zur bisher nur unbefriedigend möglichen Re-Osseointegration von Implantaten bei Periimplantitis geleistet werden.

Der entsprechende Förderpreis wurde von Dr. med. dent. Ulrich Burgard zur Verbesserung der Implantate in der Zahnheilkunde gestiftet.

Dr. med. Jacek Szczygielski
Klinik für Neurochirurgie
Universitätsklinikum des Saarlandes
66421 Homburg / Saar
Tel.: 06841-16 24400
Schädel-Hirn-Trauma – Stille Epidemie?
Einfluss der Kombinationstherapie mittels Hypothermie und Kraniektomie auf Ödembildung, Mortalität und neurologische Funktion bei Schädel-Hirn-Trauma
Das schwere Schädel-Hirn-Trauma (SHT) ist bei jungen Erwachsenen die häufigste Todesursache. Der Verlauf wird dabei negativ von einer Erhöhung des Hirndrucks beeinflusst, die zu einer Abnahme der Durchblutung und Stoffwechsels führt. Die Hirndrucksteigerung wird dabei durch ein zunehmendes Hirnödem als Folge des Traumas bedingt. Die Rolle des Aquaporin-4 (AQP4) Proteins in der Entstehung des Hirnödems wird diskutiert. Aquaporin-4 gehört zu den Membranproteinen, aus denen die Wasserkanäle der Zellmembranen aufgebaut werden. Diese regulieren den extra- und intrazellulären Wassergehalt und eine Fehlfunktion kann zu einer tödlichen Hirnschwellung führen. Die Rolle dieser Kanäle in der Entstehung der Hirnschwellung nach SHT ist jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt.
Da manchmal herkömmliche Therapieansätze zur Senkung des erhöhten Hirndrucks versagen, werden andere Konzepte angewandt. Hierzu zählen die Entlastungstrepanation (dekompressive Kraniektomie) und Kühlung des Gesamtkörpers und damit des Gehirns (systemische Hypothermie). Die Kombination dieser beiden Therapieansätze wurde bisher noch nicht systematisch analysiert. Ebenfalls wurde auch die Kombination aus systemischer Hypothermie und lokaler Hirnkühlung noch nicht untersucht.

Die Hypothese, dass die kombinierte Therapie mittels Hypothermie und Kraniektomie eine effektivere Behandlung der Hirnschwellung ermöglicht, wird in einem Tiermodell des geschlossenen Schädel-Hirn-Traumas bei Mäusen geprüft. Dieses Modell entspricht dem realen Behandlungsablauf bei Schädelhirnverletzung. In dem vorliegenden Forschungsvorhaben wird der Einfluss der Kombinationstherapie auf die Ödembildung, Mortalität und neurologische Funktion getestet und mit der Funktion des AQP4-Rezeptors und dem Gehirnstoffwechsel korreliert.

Dr. med. Christian M. Werner
Kardiologische Forschung
Kardiologie, Angiologie und Internistische Intensivmedizin
Innere Medizin III – Universitätsklinikum des Saarlandes
66421 Homburg
Tel.: 06841-16 23436
E-Mail: christian.werner@uniklinikum-saarland.de
Langfristige Effekte von Ausdauersport auf die Leukozyten-Telomerbiologie im Menschen

Der Alterungsprozess des Menschen ist der Hauptrisikofaktor für die Entstehung von Herz-Kreislauferkrankungen. „Aging“ auf der Ebene der Zelle führt zu Funktionsverlust, Wachstumsarrest oder Zelltod. Ein wichtiger Regulator der Zellalterung sind die Telomere, die an den Enden der Chromosomen die Erbinformation schützen. Sie werden bei jeder Zellteilung kürzer, und unter einer kritischen Telomerlänge zeigen die Zellen Alterserscheinungen. Die Telomerase wirkt der Telomerverkürzung entgegen.

Körperliches Training hat positive Effekte im Herz-Kreislaufsystem, führt zu einer besseren Belastbarkeit und günstigen Wirkungen auf den Stoffwechsel und wirkt sich auch gut auf das Gemüt aus. Die molekularen Mechanismen von Sport sind nur unzureichend erforscht.

Das vorliegende Projekt untersucht den Zusammenhang von Telomerbiologie und Ausdauersport im Menschen. Die zentrale Hypothese der Studie lautet, dass durch langjährige, regelmäßige Ausdauerbelastung im Menschen Telomerlänge und Telomeraseaktivität sowie weitere die Telomere und den Zellzyklus regulierende Faktoren günstig beeinflusst werden. In Kooperation mit der Sporthochschule wurden von über 100 jungen und älteren Ausdauersportlern und vom Alter passenden, unsportlichen Kontrollpersonen Leukozyten aus dem Blut isoliert. Die Leukozyten spiegeln Alterungsprozesse in der Gefäßwand wider. Die Experimente zeigen eine Hochregulation Telomer-stabilisierender Proteine in den Sportlern. Ferner legen Untersuchungen des Erbgutes der Leukozyten nahe, dass die altersbedingte Telomerverkürzung in den älteren Kontrollen wie erwartet nachweisbar ist, während sie in den älteren Ausdauerathleten deutlich reduziert ist.

Das Ziel dieses Forschungsprojektes – in einer wissenschaftlichen Kooperation der Inneren Medizin III – Kardiologie und des Instituts für Sport- und Präventivmedizin – ist die weitere Entschlüsselung der molekularen Mechanismen von Sport. Diese Fragestellung ist mechanistisch von großer Bedeutung für die Prävention von Herz-Kreislauferkrankungen.