News: Ein Gift als Medizin
Kohlenmonoxid ist bekanntermaßen giftig. Doch erst die Dosis macht das Gas gefährlich: In geringen Mengen produziert und braucht es unser Körper. Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, wie das Gas zu Therapiezwecken gezielt im Körper freigesetzt werden kann.
© Bild (Ausschnitt)
Für die zuweilen tödliche Wirkung von Autoabgasen in geschlossenen Garagen ist das Gas Kohlenmonoxid (CO) verantwortlich. Es erscheint daher paradox, dass der Mensch selber täglich drei bis sechs Kubikzentimeter CO produziert. Diese Menge ist bei bestimmten Krankheiten weit höher, und CO kann dann sogar im Atem nachgewiesen werden.
Wie sich herausgestellt hat, spielt CO eine wichtige Rolle als Signalüberträger bei bestimmten physiologischen Vorgängen, insbesondere im Herz-Kreislauf-System, und hat in verschiedenen Bereichen der Medizin Bedeutung. So hilft es etwa, Abstoßungsreaktionen nach Organtransplantationen zu unterdrücken, und vermindert Schäden, die durch eine Unterbrechung der Blutzufuhr eines Organs oder Gewebes – einer so genannten Ischämie – verursacht werden.
CO als Arzneimuttel zu nutzen, ist also nahe liegend. Allerdings musste eine geeignete Methode gefunden werden, das Gas an Ort und Stelle verfügbar zu machen – eine Aufgabe, die britische Forscher um Brian Mann von der University of Sheffield und Roberto Motterlini vom Northwick Park Institute for Medical Research in Harrow nun womöglich lösen konnten: Sie haben eine Familie Kohlenmonoxid freisetzender Komplexverbindungen entwickelt, die sich als neue Klasse von Pharmaka erweisen könnte.
Mann und Motterlini wollen CO dabei nicht als Gas einsetzen. Auf der Suche nach einer Verbindung, die erst im Körper CO freisetzt, wählten sie Carbonylmetall-Komplexe, bei denen sich um ein zentrales Metallatom CO-Moleküle sowie verschiedene weitere Liganden gruppieren. Als besonders vielversprechend erwiesen sich einige Ruthenium- und Eisen-Komplexe. Die Ruthenium-Komplexe setzen in Gegenwart von Myoglobin, einem Protein, das am Sauerstoff-Transport in Muskeln beteiligt ist, sehr rasch CO frei.
Im Tierversuch zeigten sich unter anderem eine gefäßerweiternde Wirkung und eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer nach Herztransplantationen. Besonders bemerkenswert ist auch ein spezieller Eisen-Komplex, der CO nicht auf Myoglobin überträgt, aber dennoch gefäßerweiternd wirkt. Das CO scheint hier direkt in der Zelle frei gesetzt zu werden, sodass sich die Möglichkeit eröffnet, CO ins Gewebe zu bringen.
"Angesichts der wohl bekannten Toxizität von CO scheint es unwahrscheinlich, dass es als Gas medizinisch nutzbar sein könnte. Aber auf der Basis CO freisetzender Moleküle, wie unserer Carbonylkomplexe, könnten neue Medikamente zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie neurodegenerativer und entzündlicher Krankheiten entwickelt werden", zeigt sich Mann optimistisch und erinnert an NO, Stickstoffmonoxid, ein ebenso toxisches Gas: NO freisetzende Medikamente werden schon seit langem erfolgreich in der Therapie eingesetzt.
Wie sich herausgestellt hat, spielt CO eine wichtige Rolle als Signalüberträger bei bestimmten physiologischen Vorgängen, insbesondere im Herz-Kreislauf-System, und hat in verschiedenen Bereichen der Medizin Bedeutung. So hilft es etwa, Abstoßungsreaktionen nach Organtransplantationen zu unterdrücken, und vermindert Schäden, die durch eine Unterbrechung der Blutzufuhr eines Organs oder Gewebes – einer so genannten Ischämie – verursacht werden.
CO als Arzneimuttel zu nutzen, ist also nahe liegend. Allerdings musste eine geeignete Methode gefunden werden, das Gas an Ort und Stelle verfügbar zu machen – eine Aufgabe, die britische Forscher um Brian Mann von der University of Sheffield und Roberto Motterlini vom Northwick Park Institute for Medical Research in Harrow nun womöglich lösen konnten: Sie haben eine Familie Kohlenmonoxid freisetzender Komplexverbindungen entwickelt, die sich als neue Klasse von Pharmaka erweisen könnte.
Mann und Motterlini wollen CO dabei nicht als Gas einsetzen. Auf der Suche nach einer Verbindung, die erst im Körper CO freisetzt, wählten sie Carbonylmetall-Komplexe, bei denen sich um ein zentrales Metallatom CO-Moleküle sowie verschiedene weitere Liganden gruppieren. Als besonders vielversprechend erwiesen sich einige Ruthenium- und Eisen-Komplexe. Die Ruthenium-Komplexe setzen in Gegenwart von Myoglobin, einem Protein, das am Sauerstoff-Transport in Muskeln beteiligt ist, sehr rasch CO frei.
Im Tierversuch zeigten sich unter anderem eine gefäßerweiternde Wirkung und eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer nach Herztransplantationen. Besonders bemerkenswert ist auch ein spezieller Eisen-Komplex, der CO nicht auf Myoglobin überträgt, aber dennoch gefäßerweiternd wirkt. Das CO scheint hier direkt in der Zelle frei gesetzt zu werden, sodass sich die Möglichkeit eröffnet, CO ins Gewebe zu bringen.
"Angesichts der wohl bekannten Toxizität von CO scheint es unwahrscheinlich, dass es als Gas medizinisch nutzbar sein könnte. Aber auf der Basis CO freisetzender Moleküle, wie unserer Carbonylkomplexe, könnten neue Medikamente zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie neurodegenerativer und entzündlicher Krankheiten entwickelt werden", zeigt sich Mann optimistisch und erinnert an NO, Stickstoffmonoxid, ein ebenso toxisches Gas: NO freisetzende Medikamente werden schon seit langem erfolgreich in der Therapie eingesetzt.
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