14. Oktober 2009

Myxobakterien als Lieferanten für Omega-3-Fettsäuren entdeckt

Omega-3-Fettsäuren sind lebensnotwendig und können dennoch vom Körper nicht selbst hergestellt werden: Omega-3-Fettsäuren, die wichtige Stoffwechselfunktionen im Gang halten, kommen vor allem in Meeresfischen und Algen vor. Um Nahrungsergänzungsmittel oder Medikamente herzustellen, müssen sie mittels aufwändiger Verfahren gewonnen werden. Die Arbeitsgruppe von Rolf Müller, Professor für Pharmazeutische Biotechnologie, hat nun Mikroorganismen im Boden entdeckt, die Omega-3-Fettsäuren produzieren, und eine Methode für deren Kultivierung entwickelt.

Omega-3-Fettsäuren, die zu den polyungesättigten Fettsäuren (PUFAs) gehören, sind lebensnotwendige Bestandteile der menschlichen Ernährung: Sie regulieren nicht nur wichtige Körperfunktionen wie Blutdruck, Herzfrequenz oder das Immunsystem, sondern sind als Bestandteil von Nervenzellen besonders im Gehirn und in der Netzhaut angereichert. Sie schützen das Gefäßsystem vor Atherosklerose, hemmen Entzündungsreaktionen und zeigen positive Wirkung bei koronaren Herzkrankheiten oder Typ-II-Diabetes.

Die beiden wichtigsten Omega-3-Fettsäuren sind Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA). Beide werden hauptsächlich aus Fischölen und Meeresalgen gewonnen. Allerdings entstehen bei der Extraktion der Fettsäuren aus Fischölen sehr unangenehme Gerüche, zudem liegt der Gehalt der gewünschten Fettsäuren in den Ölen meist unter 30 Prozent. Darüber hinaus wird die Herstellung immer schwieriger, da die weltweiten Fischbestände rapide abnehmen. Die fermentative Gewinnung aus Algen reduziert zwar die Geruchsbelästigung, die Ausbeute ist allerdings sehr gering.

Eine völlig neue Quelle für Omega-3-Fettsäuren haben Prof. Rolf Müller und seine Arbeitsgruppe an der Universität des Saarlandes entdeckt: Bei der Untersuchung von Bodenproben gelang ihnen die Isolation neuer Arten von Myxobakterien. Dies sind bewegliche Bodenbakterien, die Schwärme aus tausenden Zellen bilden und eine ganze Reihe nützlicher chemischer Stoffe bilden. Die Saarbrücker Wissenschaftler konnten nachweisen, dass die neu entdeckten Bakterienstämme die wichtigsten Omega-3-Fettsäuren in signifikanten Mengen produzieren.

Um Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA) gezielt und in größeren Mengen im Labor herzustellen, haben die Biotechnologen darüber hinaus eine Methode zur Kultivierung der Mikroorganismen entwickelt. Das hat – neben der einfacheren Gewinnung und der Schonung der Fischbestände – weitere Vorteile: Die Forscher können in die Produktion eingreifen und haben die Möglichkeit, über die genetische Manipulation der Produzenten die Produktionsrate zu steigern oder die Produkte zu verändern.

Doch reichen die so produzierten Mengen für eine industrielle Herstellung von Omega-3-Fettsäuren? „Es gibt gute Hinweise darauf, dass es möglich ist, die Bakterien in großen Mengen zu kultivieren“, sagt Rolf Müller. Inzwischen hat die PatentVerwertungsAgentur der saarländischen Hochschulen (PVA) die Vermarktung der Methode übernommen. Innerhalb kürzester Zeit gelang es ihr, mit einer Firma in Dortmund einen Verwertungsvertrag für die Universität des Saarlandes auszuhandeln. Ziel ist es, innerhalb von drei Jahren ein erstes Produkt auf Basis der von Myxobakterien produzierten Omega-3-Fettsäuren zu erhalten.

Die PatentVerwertungsAgentur der saarländischen Hochschulen (PVA) ist eines von drei Geschäftsfeldern der aus der Kontaktstelle für Wissens- und Technologietransfer (KWT) der Universität des Saarlandes ausgegründeten Wissens- und Technologietransfer GmbH (WuT GmbH). Die PVA übernimmt die Bewertung und Vermarktung der von den saarländischen Hochschulwissenschaftlern gemachten Erfindungen.

Informationen:
www.uni-saarland.de

Nahrungsergänzung zu: , , , , , , , , ,

Verwandte Artikel



03. Oktober 2009

Olivenöl-Bestandteil – wirksam gegen Alzheimer?

Ein Bestandteil hochwertigen Olivenöls entpuppt sich nach und nach als wahrer Tausendsassa: Die Oleocanthal genannte Substanz wirkt nicht nur entzündungshemmend, durchblutungsfördernd und schmerzlindernd, sondern kann möglicherweise sogar die Alzheimer-Krankheit stoppen, legt jetzt eine Studie amerikanischer Forscher nahe. Zumindest im Labor verändert sie nämlich Proteinfragmente, die mit dem Frühstadium der Krankheit in Verbindung gebracht werden, chemisch so, dass diese nicht mehr an die Kontaktstellen zwischen Nervenzellen andocken können. Dadurch wird auch die Schädigung der Zellen verhindert, die schließlich zum typischen Gedächtnisverlust bei Alzheimer führt. Ob das Oleocanthal jedoch die gleiche Wirkung auch im Körper ausübt, ist bislang völlig unklar.

Obwohl das auffälligste Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit die sogenannten senilen Plaques – klumpenartige Ablagerungen des Abeta-Proteins – im Gehirn sind, scheint die tödliche Gefahr für die Nervenzellen eher von kleinen löslichen Varianten von Abeta auszugehen. Diese auch ADDLs genannten Fragmente können sich unter bestimmten Umständen an die Kontaktstellen der Nervenzellen heften und so deren Untergang auslösen, bevor es überhaupt zur Plaque-Bildung kommt. Gelänge es demnach, die ADDLs unschädlich zu machen, müsste sich auch der Nervenzelltod verhindern lassen, lautete daher die Arbeitshypothese von Paul Breslin und seinen Kollegen.

Das richtige Werkzeug dafür entdeckten die Wissenschaftler in hochwertigem Olivenöl beziehungsweise dem darin enthaltenen Oleocanthal. Die Substanz ist kein Unbekannter für Studienleiter Breslin: Er und seine Mitarbeiter hatten sie erst vor knapp fünf Jahren aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit dem entzündungshemmenden Schmerzmittel Ibuprofen entdeckt und begonnen, ihr Potenzial zu untersuchen. Auch in der aktuellen Studie erwies sich die Verbindung als recht vielversprechend, berichten die Wissenschaftler: Bei Tests im Labor veränderte die Anwesenheit von Oleocanthal die ADDLs derart, dass es ihnen nicht mehr gelang, sich an kultivierte Nervenzellen anzuheften und sie zu zerstören.

Zudem hatte die Behandlung mit Oleocanthal noch einen weiteren unerwarteten, aber nicht unwillkommenen Effekt auf die ADDLs: Sie reagierten anschließend weit stärker auf Antikörper als zuvor. Für Breslin macht die Kombination dieser beiden Wirkungen – die Blockierung der Toxizität und die verbesserte Immunerkennung – das Oleocanthal zu einem extrem aussichtsreichen Kandidaten für eine zukünftige Alzheimertherapie. Bisher sei daran jedoch noch nicht zu denken: Zuerst muss sich die Substanz im Tierversuch und vor allem in klinischen Studien bewähren.

Paul Breslin (Monell Chemical Senses Center,
Philadelphia) et al.: Toxicology and Applied Pharmacology, doi: 10.1016/j.taap.2009.07.018

Nahrungsergänzung zu: , , , , ,

Verwandte Artikel


18. August 2009

Oberflächenrezeptoren feuern auch im Zellinneren

Forscher vom Rudolf-Virchow-Zentrum klären grundlegenden Mechanismus auf

Oberflächenrezeptoren leiten nicht nur Signale von außen in die Zelle, sondern können auch in der Zelle selbst aktiv sein. Das zeigen Würzburger Forscher vom Rudolf-Virchow- Zentrum heute in der online Fachzeitschrift PloS Biology und stellen damit die bisherige Lehrbuchmeinung auf den Kopf. Die untersuchten Rezeptoren gehören zur wichtigsten Klasse von Oberflächenrezeptoren im menschlichen Körper und sind in eine Vielzahl physiologischer Prozesse sowie der Entstehung von Krankheiten involviert.

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren sitzen in der Zellmembran und leiten Licht-, Geruchs- und Geschmacksreize von außen in die Zelle weiter.

Darüber hinaus spielen sie nicht nur bei der Zellbewegung, dem Zellwachstum oder der Zelldifferenzierung eine wichtige Rolle, sondern sind auch Angriffspunkt von Hormonen wie Adrenalin, oder von Neurotransmittern wie Acetylcholin. G-Protein-gekoppelte Rezeptoren sind also in die wichtigsten physiologischen Prozesse involviert. Das hat ihnen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Medikamenten zuteil kommen lassen. Ein Großteil der heutigen Medikamente greift an diesen Rezeptoren an, um Entzündungsprozesse, Allergien oder Erkrankungen wie Bluthochdruck oder Herzmuskelschwäche zu therapieren.
Die bekanntesten sind Betablocker, Opioide oder Sympathomimetika.

Die Rezeptoren auf der Zelloberfläche leiten Signale von außen in die Zelle und aktivieren dort so genannte sekundäre Botenstoffe, die eigentlichen Reaktionsauslöser. Werden die Rezeptoren länger gereizt, so führt das dazu, dass sie in das Zellinnere transportiert werden und von der Oberfläche verschwinden. Wissenschaftler vermuteten bisher, dass, einmal im Inneren angelangt, der Rezeptor inaktiv wird und keine Botenstoffe mehr aktivieren kann. Sie nahmen an, dass dahinter eine Art Abschaltmechanismus, bzw. Eine Maßnahme um den Rezeptor im Inneren wieder zu recyceln steckt. Andere beobachteten allerdings für verwandte Rezeptoren, dass diese in der Zelle weiter aktiv bleiben.
Ein Beispiel ist der epidermale Wachstumsfaktor-Rezeptor, der das Zellwachstum beeinflusst und bei Fehlregulation Krebs auslösen kann.

Ob diese G-Protein gekoppelten Rezeptoren im Zellinneren noch funktionieren oder nicht, ist hinsichtlich der gezielten Wirkung von Medikamenten eine essentielle Frage. Die Forscher um Dr. Davide Calebiro, Dr. Viacheslav Nikolaev und Prof. Dr. Martin Lohse vom Rudolf-Virchow-Zentrum und Kollegen der Universitäten Mailand und Genua untersuchten dazu den TSH-Rezeptor, ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor in Schilddrüsenfollikeln von Mäusen. Die Follikel sind kleine Bläschen im Schilddrüsengewebe, die kreisförmig angeordnete Epithelzellen besitzen und Schilddrüsenhormone produzieren.
Schilddrüsenfollikel können im Labor gut gehalten werden und weisen alle natürlich vorkommenden Proteine und sekundäre Botenstoffe auf, die im lebenden Organismus vorhanden sind und der TSH-Rezeptor zur Weiterleitung braucht.

Davide Calebiro nutzte für seine Messungen einen fluoreszierenden Sensor für die sekundären Botenstoffe. In den aus der Maus isolierten Schilddrüsenfollikel kann er damit unter dem Mikroskop farblich verfolgen, ob der Rezeptor ein Signal an die sekundären Botenstoffe weitergibt. Um den Rezeptor zu stimulieren, ist das Thyreoidea- stimulierende Hormon (TSH) nötig, das die Schilddrüsenhormonproduktion anregt und bei Fehlregulation zur Unter- oder Überfunktion der Schilddrüse führt. Wie erwartet tritt nach einer Zugabe des Hormons eine Verfärbung der Follikel auf. Der Rezeptor ist aktiv und gibt das Signal an die sekundären Botenstoffe weiter. Eine anhaltende Gabe des Hormons führt dazu, dass der Rezeptor in die Zelle transportiert wird. Auch das lässt sich im Mikroskop farblich darstellen. Das Besondere jedoch: Ist der Rezeptor in der Zelle, zeigt der Sensor immer noch die gleiche Farbintensität wie vorher. Das Signal des sekundären Botenstoffs bricht also nicht ab, der Rezeptor feuert auch im Zellinneren. Wird der Transport des Rezeptors ins Zellinnere blockiert, so nimmt das Signal des sekundären Botenstoffs ab.

„Das lässt vermuten, dass das klassische Paradigma von einem Signal ausschließlich von der Zelloberfläche einer Revision bedarf. Der Rezeptor scheint sowohl von der Oberfläche als auch vom Inneren zu funktionieren. Das hat zur Folge, dass das Signal noch länger anhält als bisher beobachtet. Es scheint allerdings, dass die Konsequenzen für die Zelle unterschiedlich sind“, so Martin Lohse vom Rudolf- Virchow-Zentrum. Schon länger beobachtet man, dass gleiche biologische Signalwege genutzt werden, um unterschiedliche Reaktionen in der Zelle auszulösen. Die Forscher nehmen an, dass es darauf ankommt, woher das Signal kommt. Ist der Rezeptor einmal in der Zelle angelangt, kann er über den gleichen Weg andere Zellbestandteile erreichen, wie beispielsweise den Zellkern, und ganz unterschiedliche, vielleicht sogar gegenteilige Reaktionen auslösen. Auch für den untersuchten TSH- Rezeptor konnten die Wissenschaftler einen festen Ort in einem Kompartiment nahe dem Golgi-Apparat der Zelle ausmachen. Die Ergebnisse zeigen, dass Oberflächenrezeptoren viel komplizierter funktionieren als bisher angenommen.

„Wir müssen jetzt genauer untersuchen, ob dieser Transport auch bei anderen G-Protein-gekoppelten Rezeptoren mit einem stetigen Signal in der Zelle einhergeht. Nicht nur der TSH-Rezeptor, der bei verschiedenen Schilddrüsen-Erkrankungen eine Rolle spielt, sondern auch andere dieser Rezeptoren sind sehr interessant“, so Martin Lohse über die weitere Forschung. Ist dies ein genereller Mechanismus, so könne gezielt der Transport ins Zellinnere blockiert werden – und dies wäre ein ganz neuer pharmakologischer Ansatz für eine Vielzahl von Erkrankungen.

Calebiro D, Nikolaev VO, Gagliani MC, de Filippis T, Dees C, et al.
(2009) Persistent cAMP-Signals Triggered by Internalized G-Protein- Coupled Receptors. PloS Biol 7(8): e1000172.
Doi:10.1371/journal.pbio.1000172

Kontakt:
Dr. Davide Calebiro MD
Rudolf-Virchow-Zentrum/ University of Milan
Derzeitig zu erreichen an der Universität von Mailand: Tel.: +39 02 61911 -3043 (oder -2432)
Mobil: +39 349 5504425
E-Mail: davide.calebiro…

Dr. Viacheslav Nikolaev
Rudolf-Virchow-Zentrum/
Institut für Pharmakologie
Universität Würzburg
Tel.: 0931-201 48670
E-Mail: nikolaev@toxi.u…

Sonja Jülich-Abbas
Leiterin Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Rudolf-Virchow-Zentrum
Universität Würzburg
Tel.: 0931-201 48714
E-Mail: sonja.juelich@v…

Nahrungsergänzung zu: , , , , , , , , ,

Verwandte Artikel