Zucker fürs Gehirn

Foto: Gehirn

Wissenschaftler entschlüsseln
Mechanismus zur Verhinderung
des programmierten Zelltods von
Nervenzellen; © panthermedia.net/
Peter Eggermann

Ein kurzfristiger Sauerstoffentzug kann für Zellen im menschlichen Körper wie ein Training wirken. Sie überleben dadurch einen längeren Sauerstoffentzug besser – sie sind sozusagen vorbereitet. Zudem ist bekannt, dass bei Sauerstoffmangel auch der Zuckerstoffwechsel beeinflusst wird. Der Zuckerstoffwechsel und das programmierte Absterben einer Zelle wurden bisher jedoch als voneinander getrennte Abläufe betrachtet. Die Forschergruppe um die beiden Wissenschaftler Philipp Mergenthaler und Andreas Meisel erklären nun den Zusammenhang dieser beiden Vorgänge.

Ein Schlüsselenzym des Zuckerstoffwechsels, die sogenannte Hexokinase II, reguliert das Überleben der Zelle. Dieses Enzym verändert den Zucker-Nährstoff Glukose so, dass er von der Zelle verwendet werden kann. Die Forscher fanden heraus, dass das Enzym in den Nervenzellen des Gehirns bei Sauerstoffmangel aktiviert wird. Dies passiert beispielsweise beim Schlaganfall, einer Durchblutungsstörung des Gehirns, wodurch das Gehirn zu wenig Sauerstoff und Nährstoffe erhält. Hier übernimmt das Enzym eine schützende Funktion. „Dieser Selbstschutz der Nervenzelle stellt eine wichtige Grundlage für weitere Forschungen dar, aus der beispielsweise eine optimierte Schlaganfalltherapie entwickelt werden könnte“, so Meisel.

Die molekularen Mechanismen des Sauerstoffmangels und ein veränderter Zellstoffwechsel spielen jedoch nicht nur beim Schlaganfall eine Rolle, sondern sind unter anderem auch für die Tumorentstehung und die Abwehr von Infektionen durch das Immunsystem von großer Bedeutung. So wird das besagte Enzym beispielsweise für die Veränderung des Zuckerstoffwechsels bei bösartigen Tumoren mitverantwortlich gemacht. Es kann aber auch den Zelltod verursachen, und zwar dann, wenn bei normalem Sauerstoffangebot ein Glukosemangel in der Zelle herrscht.

„Das Verständnis des grundlegenden Mechanismus, wie der Zuckerstoffwechsel den Zelltod reguliert, könnte daher einerseits zum Schutz vor Schlaganfall und andererseits zum gezielten Zelltod bei bösartigen Tumorerkrankungen genutzt werden“, erklärt Mergenthaler. Der Mechanismus, wie der Zuckerstoffwechsel den programmierten Zelltod regulieren kann, erweitert daher grundlegend das medizinische Verständnis einer Vielzahl von Erkrankungen.

MEDICA.de; Quelle: Charité-Universitätsmedizin Berlin