News: Krank durch Wasserstoff?
Das Bakterium Helicobacter pylori ist berühmt-berüchtigt - gilt es doch als Auslöser von Magengeschwüren und Magenkrebs. In seinem Domizil, dem Magen, zapft es eine hier reichlich vorhandene Energiequelle an: Wasserstoff.
Molekularer Wasserstoff (H2) gilt als sauberer Energieträger der Zukunft. Zusammen mit Sauerstoff entsteht – neben reichlich Energie – eine Substanz, deren Ungiftigkeit geschätzt wird: Wasser.
Doch woran Ingenieure noch tüfteln – die Knallgasreaktion kontrolliert, also ohne lauten Knall ablaufen zu lassen –, hat die Natur längst gelöst: Wasserstoffbakterien nutzen das Gas, das wiederum durch bakterielle Prozesse entsteht, zur Energiegewinnung. Den entscheidenden Schritt führt hierbei das Enzym Hydrogenase aus, das Elektronen von H2 auf eine Elektronentransportkette überträgt. Über mehrere Zwischenschritte fließen die Elektronen schließlich zum O2 und reduzieren es zu Wasser.
Was in der freien Natur gang und gäbe ist, muss im Magen-Darm-Trakt eines Wirbeltieres noch längst nicht so ablaufen. Doch haben sich auch hier viele mikrobielle Bewohner häuslich eingerichtet – manche für den Wirt nützlich, andere weniger –, und so liegt der Verdacht nahe, dass sich auch unsere Darmflora an Wasserstoff gütlich tun könnte.
Einer der weniger beliebten Bewohner unseres Magens ist das Bakterium Helicobacter pylori. Berühmt geworden ist es, als sich in den achtziger Jahren herausstellte, dass es an der Entstehung der Magenschleimhautentzündungen sowie von Geschwüren im oberen Magen-Darm-Trakt maßgeblich beteiligt ist. Schätzungen gehen davon aus, dass die Hälfte der Menschheit den Keim in sich trägt.
Bekannt war bereits, dass H. pylori das Enzym Hydrogenase tatsächlich besitzt. Jetzt wollten Jonathan Olson und Robert Maier von der University of Georgia wissen, ob das Bakterium sein Potenzial auch zu nutzen versteht. Voraussetzung hierfür wäre, dass im Magen überhaupt genug Wasserstoff vorhanden ist, um ihn energetisch anzuzapfen.
Dies scheint in der Tat der Fall zu sein: In der Magenschleimhaut von Mäusen spürten die beiden Forscher H2-Konzentrationen von 40 Mikromol pro Liter auf – genug, um das Enzym effektiv arbeiten zu lassen.
Und die Bakterien wissen die Energiequelle zu schätzen: Schnell besiedeln sie bei genügend Wasserstoff die Magenschleimhaut. Mutanten, denen das Enzym Hydrogenase fehlt, sind dagegen nicht so erfolgreich; sie schaffen nur ein Viertel der Wachstumsrate ihrer Wildtyp-Kollegen.
Jetzt stellt sich die Frage, ob auch andere Bewohner unseres Magen-Darm-Traktes, die auch als Krankheitserreger gefürchtet sind, wie Salmonella, Campylobacter oder auch das bekannte Darmbakterium Escherichia coli, Wasserstoff verwerten. Da das Gas von der Darmflora produziert wird, ließen sich, so spekuliert Maier, durch die Änderung der Ernährung viele Magen-Darm-Erkrankungen vermeiden.
Doch woran Ingenieure noch tüfteln – die Knallgasreaktion kontrolliert, also ohne lauten Knall ablaufen zu lassen –, hat die Natur längst gelöst: Wasserstoffbakterien nutzen das Gas, das wiederum durch bakterielle Prozesse entsteht, zur Energiegewinnung. Den entscheidenden Schritt führt hierbei das Enzym Hydrogenase aus, das Elektronen von H2 auf eine Elektronentransportkette überträgt. Über mehrere Zwischenschritte fließen die Elektronen schließlich zum O2 und reduzieren es zu Wasser.
Was in der freien Natur gang und gäbe ist, muss im Magen-Darm-Trakt eines Wirbeltieres noch längst nicht so ablaufen. Doch haben sich auch hier viele mikrobielle Bewohner häuslich eingerichtet – manche für den Wirt nützlich, andere weniger –, und so liegt der Verdacht nahe, dass sich auch unsere Darmflora an Wasserstoff gütlich tun könnte.
Einer der weniger beliebten Bewohner unseres Magens ist das Bakterium Helicobacter pylori. Berühmt geworden ist es, als sich in den achtziger Jahren herausstellte, dass es an der Entstehung der Magenschleimhautentzündungen sowie von Geschwüren im oberen Magen-Darm-Trakt maßgeblich beteiligt ist. Schätzungen gehen davon aus, dass die Hälfte der Menschheit den Keim in sich trägt.
Bekannt war bereits, dass H. pylori das Enzym Hydrogenase tatsächlich besitzt. Jetzt wollten Jonathan Olson und Robert Maier von der University of Georgia wissen, ob das Bakterium sein Potenzial auch zu nutzen versteht. Voraussetzung hierfür wäre, dass im Magen überhaupt genug Wasserstoff vorhanden ist, um ihn energetisch anzuzapfen.
Dies scheint in der Tat der Fall zu sein: In der Magenschleimhaut von Mäusen spürten die beiden Forscher H2-Konzentrationen von 40 Mikromol pro Liter auf – genug, um das Enzym effektiv arbeiten zu lassen.
Und die Bakterien wissen die Energiequelle zu schätzen: Schnell besiedeln sie bei genügend Wasserstoff die Magenschleimhaut. Mutanten, denen das Enzym Hydrogenase fehlt, sind dagegen nicht so erfolgreich; sie schaffen nur ein Viertel der Wachstumsrate ihrer Wildtyp-Kollegen.
Jetzt stellt sich die Frage, ob auch andere Bewohner unseres Magen-Darm-Traktes, die auch als Krankheitserreger gefürchtet sind, wie Salmonella, Campylobacter oder auch das bekannte Darmbakterium Escherichia coli, Wasserstoff verwerten. Da das Gas von der Darmflora produziert wird, ließen sich, so spekuliert Maier, durch die Änderung der Ernährung viele Magen-Darm-Erkrankungen vermeiden.
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