News: Gelbsüchtige Zelle
Lange Zeit galt als ungeklärt, welche Rolle das gelbe Pigment Bilirubin innerhalb der Zelle spielt. Forscher entdeckten nun, dass es Teil einer Entgiftungsmaschinerie ist, welche die Zelle effizienter als alle anderen Mechanismen vor reaktiven Sauerstoffverbindungen schützt.
© Spektrum Akademischer Verlag (Ausschnitt)
Das gelbe Pigment Bilirubin genießt keinen guten Ruf. Denn sobald zuviel von dem Gallenfarbstoff, der beim Hämoglobin-Abbau entsteht, im Blut kursiert, lagert er sich in der Haut ab. Die Haut wird gelb – ein typisches Symptom der Gelbsucht. Diese äußeren Anzeichen begleiten völlig unterschiedliche Grunderkrankungen, darunter die Virushepatitis und die Chlorkohlenwasserstoffvergiftung.
Ein gewisses Maß an Gelbfärbung tritt außerdem bei fast allen Neugeborenen wenige Tage nach der Geburt auf. Diese Neugeborenen-Gelbsucht entwickelt sich jedoch nur dann zu einer ernstzunehmenden Gefahr für das Kind, wenn die Bilirubinkonzentration im Blut bestimmte Grenzwerte übersteigt. Bei dem so genannten Kernikterus erreicht das Bilirubin so hohe Konzentrationen, dass es über die Blut-Hirn-Schranke in das Gehirn gelangt. Dort löst es schwerwiegende Hirnschäden aus.
Dieses Beispiel macht deutlich, wie schädigend Bilirubin auf Zellen wirken kann. Allerdings ist seit Jahren bekannt, dass es andererseits gerne mit hochreaktiven Sauerstoffverbindungen reagiert und diese dadurch unschädlich macht. Nun untersuchten Forscher um Solomon Snyder von der Johns Hopkins University im US-amerikanischen Baltimore genauer, wie dieses giftige Molekül den Zellen im Kampf gegen oxidativen Stress hilfreich zur Seite steht.
Hierzu schalteten sie das Enzym aus, das für den ständigen Nachschub an Bilirubin zuständig ist: die Biliverdin-Reduktase. Ohne dieses Enzym waren sowohl menschliche Krebszellen als auch Nervenzellen aus Rattengehirnen wesentlich anfälliger für oxidativen Stress, den die Forscher durch Gabe von Wasserstoffperoxid auslösten. Einerseits nahm in Bilirubin-freien Zellen die Aktivität derjenigen Proteine zu, die in der Zelle das automatische Selbstmordprogramm auslösen, andererseits stieg die Zahl der absterbenden Zellen deutlich an.
Erstaunlicherweise war hierbei die schützende Wirkung von Bilirubin noch wesentlich stärker als die von Glutathion, das man bisher für den wichtigsten Schutzschild der Zelle gegenüber oxidativem Stress gehalten hat. Der Grund: Während die Zelle ein Glutathion Molekül benutzt, um ein Molekül Wasserstoffperoxid zu entschärfen, kann ein einziges Bilirubin-Molekül gleich 10 000 Moleküle dieser schädlichen Sauerstoffverbindung entgiften. Denn das Enzym Biliverdin-Reduktase gehört zu einem Kreislauf, der ständig Bilirubin recycelt. Daher reichen bereits sehr niedrige Bilirubinkonzentrationen aus, um fortwährend reaktive Sauerstoffverbindungen einzufangen und so unschädlich zu machen.
Die Ergebnisse lassen vermuten, dass Bilirubin der wirksamste Schutzschild der Zelle gegenüber oxidativem Stress ist. Dieser oxidative Stress begleitet alle zellulären Schädigungsprozesse vom Herzinfarkt über Entzündungsreaktionen bis hin zum Schlaganfall. Daher fassen Forscher nun neue Therapiestrategien ins Auge: Eine künstliche Erhöhung des Bilirubinspiegels im Körper könnte die Zellen zum Beispiel bei Schlaganfall schützen und somit geschädigtes Gewebe erhalten.
Ein gewisses Maß an Gelbfärbung tritt außerdem bei fast allen Neugeborenen wenige Tage nach der Geburt auf. Diese Neugeborenen-Gelbsucht entwickelt sich jedoch nur dann zu einer ernstzunehmenden Gefahr für das Kind, wenn die Bilirubinkonzentration im Blut bestimmte Grenzwerte übersteigt. Bei dem so genannten Kernikterus erreicht das Bilirubin so hohe Konzentrationen, dass es über die Blut-Hirn-Schranke in das Gehirn gelangt. Dort löst es schwerwiegende Hirnschäden aus.
Dieses Beispiel macht deutlich, wie schädigend Bilirubin auf Zellen wirken kann. Allerdings ist seit Jahren bekannt, dass es andererseits gerne mit hochreaktiven Sauerstoffverbindungen reagiert und diese dadurch unschädlich macht. Nun untersuchten Forscher um Solomon Snyder von der Johns Hopkins University im US-amerikanischen Baltimore genauer, wie dieses giftige Molekül den Zellen im Kampf gegen oxidativen Stress hilfreich zur Seite steht.
Hierzu schalteten sie das Enzym aus, das für den ständigen Nachschub an Bilirubin zuständig ist: die Biliverdin-Reduktase. Ohne dieses Enzym waren sowohl menschliche Krebszellen als auch Nervenzellen aus Rattengehirnen wesentlich anfälliger für oxidativen Stress, den die Forscher durch Gabe von Wasserstoffperoxid auslösten. Einerseits nahm in Bilirubin-freien Zellen die Aktivität derjenigen Proteine zu, die in der Zelle das automatische Selbstmordprogramm auslösen, andererseits stieg die Zahl der absterbenden Zellen deutlich an.
Erstaunlicherweise war hierbei die schützende Wirkung von Bilirubin noch wesentlich stärker als die von Glutathion, das man bisher für den wichtigsten Schutzschild der Zelle gegenüber oxidativem Stress gehalten hat. Der Grund: Während die Zelle ein Glutathion Molekül benutzt, um ein Molekül Wasserstoffperoxid zu entschärfen, kann ein einziges Bilirubin-Molekül gleich 10 000 Moleküle dieser schädlichen Sauerstoffverbindung entgiften. Denn das Enzym Biliverdin-Reduktase gehört zu einem Kreislauf, der ständig Bilirubin recycelt. Daher reichen bereits sehr niedrige Bilirubinkonzentrationen aus, um fortwährend reaktive Sauerstoffverbindungen einzufangen und so unschädlich zu machen.
Die Ergebnisse lassen vermuten, dass Bilirubin der wirksamste Schutzschild der Zelle gegenüber oxidativem Stress ist. Dieser oxidative Stress begleitet alle zellulären Schädigungsprozesse vom Herzinfarkt über Entzündungsreaktionen bis hin zum Schlaganfall. Daher fassen Forscher nun neue Therapiestrategien ins Auge: Eine künstliche Erhöhung des Bilirubinspiegels im Körper könnte die Zellen zum Beispiel bei Schlaganfall schützen und somit geschädigtes Gewebe erhalten.
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