Entzündungsprozesse spielen bei der Entstehung menschlicher Erkrankungen eine Schlüsselrolle: Nicht nur an Autoimmunerkrankungen oder Infektionen sind sie beteiligt, sondern auch an Herz- oder Krebserkrankungen. Sie im Körper zu lokalisieren und maßgeschneidert zu behandeln, ist eine der größten Herausforderungen der modernen Medizin. Forscher der Universität Münster, einige von ihnen im Exzellenzcluster „Cells in Motion“ aktiv, haben ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe Mediziner entzündliche Prozesse bei verschiedenen Krankheiten früh und genau lokalisieren können. Beteiligt waren die Immunologen Dr. Thomas Vogl (Privatdozent) und Prof. Johannes Roth sowie die Radiologen Dr. Michel Eisenblätter und Prof. Christoph Bremer.

Bislang war diese Lokalisation nur eingeschränkt möglich: Zwar lassen sich an der Immunabwehr beteiligte Zellen, sogenannte Phagozyten, schon länger mithilfe bildgebender Verfahren darstellen. Unklar war jedoch, wie weit fortgeschritten eine Erkrankung ist und ob die dargestellten Zellen an der Bekämpfung der Entzündung beteiligt sind oder nicht. Mit einem neuen Kontrastmittel aus Antikörpern, das entzündete Areale leuchten (fluoreszieren) lässt, haben die Wissenschaftler nun buchstäblich Licht ins Dunkel gebracht. „Wir können mithilfe dieses Verfahrens nicht nur zeigen, wo sich Phagozyten finden, sondern auch, wie aktiv sie sind“, erklärt Thomas Vogl. Die Ergebnisse der Studie wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.

Das Verfahren nutzt die Tatsache, dass aktive Phagozyten am Entzündungsort zwei bestimmte Proteine freisetzen: S100A8 und S100A9. Je mehr sich davon an bestimmten Stellen im Körper finden, desto eher deutet dies auf einen akuten Entzündungsprozess hin. Die Hoffnung der Forscher ist, dass das von ihnen entwickelte Fluoreszenz-Bildgebungsverfahren künftig auf mehreren Ebenen zur Heilung beiträgt. Beispielsweise lassen sich mit ihm schon Entzündungen im Körper nachweisen, bevor sie sich durch Symptome wie Rötung oder Schwellung äußern – Therapien könnten viel früher zur Anwendung kommen. „Wenn man genau weiß, wo sich eine Entzündung befindet und wie aktiv sie ist, lassen sich Medikamente gezielter einsetzen“, nennt Thomas Vogl einen weiteren Vorteil.

Das Besondere an dem Verfahren: Es lässt sich bei besonders vielen Krankheiten einsetzen. „Der grundlegende Mechanismus ist bei den meisten Entzündungen gleich: Aktive Phagozyten setzen am Entzündungsort die Proteine S100A8 und S100A9 frei“, erläutert Michel Eisenblätter. Mit einem Marker, der diese Botenstoffe sichtbar mache, ließen sich deshalb viele Erkrankungen im Körper darstellen und messen.

Institut für Immunologie der WWU Münster
Exzellenzcluster „Cells in Motion“

Quelle/Text/Redaktion: www.uni-muenster.de

Ein Defekt im so genannten Kit-Rezeptor führt normalerweise dazu, dass sich die betroffenen Zellen ungebremst teilen. Bei der Blutzell-Reifung hat er dagegen scheinbar den gegenteiligen Effekt: Es entstehen weniger reife rote Blutkörperchen. Forscher des Universitätsklinikums Bonn haben diesen Widerspruch nun aufklären können. Demnach führt der Kit-Defekt zwar dazu, dass sich die Blutzell-Vorläufer stark vermehren; diese Vorläuferzellen reifen aber nicht zu funktionsfähigen roten Blutkörperchen heran, sondern sterben vorher ab. Die Arbeit erscheint in Kürze in der Zeitschrift „Cell Death and Differentiation“.

Der Kit-Rezeptor ist ein wichtiger Regulator der Zellteilung. Führt ein Defekt zu seiner unkontrollierten Aktivität, vermehrt sich die betroffene Zelle unter Umständen ungebremst. Mögliche Folge: Krebs. Viele Hoden- und Magentumore haben ihre Ursache in einer Kit-Mutation. Kit reguliert auch die Vermehrung der Blut-Vorläuferzellen. Allerdings hat ein Kit-Defekt dort die Wirkung, dass kaum noch funktionsfähige rote Blutkörperchen entstehen. Woran liegt das?

Forscher des Universitätsklinikums Bonn sind dieser Frage nachgegangen. Dazu haben sie die Auswirkung der Kit-Mutation auf das blutbildende System von Mäuse-Föten untersucht. Wird Kit stimuliert, führt das normalerweise zu einer Vermehrung der Blut-Stammzellen. Diese reifen dann in einem komplexen Prozess zu roten Blutkörperchen heran. Dieser Reifungsprozess wird durch den Botenstoff Erythropoetin angeregt. Dieses Hormon ist auch vielen Laien geläufig, allerdings eher unter seiner Abkürzung Epo: Epo ist ein beliebtes Dopingmittel, da es die Sauerstoff-Versorgung der Muskeln verbessert und so leistungsfördernd wirkt.

Der Kit-Rezeptor scheint nun in einen Signalweg einzugreifen, über den auch die Epo-Signale laufen. „Normalerweise ist das nicht schlimm, da nach der Vermehrung der Blut-Vorläuferzellen die Kit-Aktivität gedrosselt wird“, erklärt Prof. Dr. Hubert Schorle vom Institut für Pathologie des Universitätsklinikums Bonn. Der defekte Kit-Rezeptor lässt sich aber nicht ausbremsen. Er sendet daher permanent und unterdrückt so die Reaktion der Zellen auf Epo. Folge: Die Vorläuferzellen reifen nicht aus.

Krebsmedikament kurbelt Reifung roter Blutkörperchen an

Seit einigen Jahren ist ein Wirkstoff gegen Krebserkrankungen verfügbar, die durch einen Kit-Defekt ausgelöst werden. Die Substanz namens Dasatinib kann zwar nicht die Dauererregung des Kit-Rezeptors verhindern. Sie bremst aber die Signalwege, die durch den Rezeptor angeregt werden. Dadurch verhindert Dasatinib eine unkontrollierte Zellvermehrung.

Das Krebsmedikament könnte sich auch zum Einsatz bei Blutreifungsstörungen eignen, deren Ursache ein Kit-Defekt ist. „Wenn wir Dasatinib zu den kranken Blut-Vorläuferzellen gaben, vermehrten diese sich einerseits nicht mehr so rasch“, sagt Prof. Schorle. „Zugleich wurde die Blockade ihres Reifeprozesses aufgehoben, so dass wieder mehr rote Blutkörperchen entstanden.“ Ob sich Dasatinib wirklich für den klinischen Einsatz eigne, bleibe allerdings noch abzuwarten.

Die Arbeit wurde durch die Dr. Mildred Scheel Stiftung für Krebsforschung und die Deutsche José Carreras Leukämie-Stiftung finanziell unterstützt.

Publikation: N. Haas, T. Riedt, Z. Labbaf, K. Baßler, D. Gergis, H. Fröhlich, I. Gütgemann, V. Janzen and H. Schorle: Kit transduced signals counteract erythroid maturation by MAPK-dependent modulation of erythropoietin signaling and apoptosis induction in mouse fetal liver; Cell Death and Differentiation (2014); doi: 10.1038/cdd.2014.172

Quelle/Text/Redaktion: uni-bonn.de

Wenn es Dezember wird, rückt eine Pflanze besonders in unser Interesse: der Weihnachtsbaum. Jeder stellt ihn zwar in die „Gute Stube“, aber um welche Art handelt es sich eigentlich? Traditionsgemäß wird der Weihnachtsbaum als Tannenbaum bezeichnet und viele glauben, dass es sich dabei um unsere einheimische Weiß-Tanne (Abies alba) handelt. Dies stimmt aber in den meisten Fällen nicht. Häufig ist es unsere einheimische Fichte (Picea abies) und seit vielen Jahren und mit zunehmender Tendenz die Kaukasus- oder Nordmann-Tanne (Abies nordmanniana). Die Botanischen Gärten der Universität Bonn hat diesen Weihnachtsbaum im Dezember zur Pflanze des Monats erhoben.

Fichten und Tannen lassen sich leicht unterscheiden, die Zapfen der Tannen stehen aufrecht und verlieren ihre Samenschuppen einzeln, sodass an den Bäumen die Spindel stehen bleibt. Fichten lassen ihre Zapfen als Ganzes abfallen, sodass es sich bei den „Tannenzapfen“, die bei uns bei Waldspaziergängen findet, immer um Zapfen der Fichten handelt.

Benannt ist die nach dem finnischen Botaniker Alexander von Nordmann (1803−1866). Die Art kommt im westlichen Kaukasus und in der Nordosttürkei vor. Im West-Kaukasus ist sie ein wichtiges Element der Bergwälder, alte Exemplare können über 50 Meter hoch werden. Sie tritt in Höhen von 900 bis 2.000 Metern auf und wächst zusammen mit der Kaukasus-Fichte (Picea orientalis) und der Orient-Buche (Fagus orientalis). Zur Beliebtheit der Nordmann-Tanne als Weihnachtsbaum trägt ihr regelmäßiger Wuchs, ihre dichte Verzweigung und die Tatsache bei, dass er verhältnismäßig spät zu nadeln beginnt.

Ein schönes Exemplar der Nordmann-Tanne steht im Botanischen Garten am Poppelsdorfer Schloss jenseits des Poppelsdorfer Weihers. Es wurde 1971 gepflanzt und ist 20 Meter hoch.

Weitere Informationen:
http://www.botgart.uni-bonn.de

Quelle/Text/Redaktion: uni-bonn.de
Pressemitteilung vom 26.11.2010

Trüffeln und Kaviar sind extrem teure Speisen. Wissenschaftler der Universität Bonn und des Forschungszentrums Jülich toppen nun diese Luxusgüter. Sie haben Petersilie, Spinat und Pfefferminze mit einem Kilopreis von annähernd 50.000 Euro kultiviert. (Pressemitteilung vom 14.11.2011). Was die Kräuter so kostenintensiv und gewichtig macht, ist eine chemische Markierung mit dem schwereren Isotop 13C. Die Forscher wollen damit testen, ob die in den Pflanzen enthaltenen Flavonoide im Körper von Probanden tatsächlich die ihnen zugesprochene Schutzwirkung entfalten.

Wenn Maike Gleichenhagen das Wachstum der jungen Petersilie-, Spinat- und Pfefferminzpflänzchen prüft, dauert die Stippvisite nur wenige Sekunden. Der Grund: Sie muss die Luft anhalten, denn das Kohlendioxid beim Ausatmen würde das Experiment verfälschen. Die Doktorandin am Institut für Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften der Universität Bonn kultiviert die Kräuter zusammen mit Prof. Dr. Ingar Janzik in einer speziellen Klimakammer des Instituts für Pflanzenwissenschaften in Jülich. Diese Klimakammer wurde dort vom Pflanzenwissenschaftler Dr. Siegfried Jahnke speziell an die Notwendigkeiten dieser „schweren“ Anzucht angepasst. „Hier ist es möglich, die Kräuter mit markiertem Kohlendioxid zu begasen, das die Pflanzen über die Fotosynthese aufnehmen und einbauen“, berichtet Gleichenhagen.

Aus einer Gasflasche strömt kontrolliert Kohlendioxid in die Klimakammer, das nicht den in der Atmosphäre überwiegend vorkommenden Kohlenstoff 12C, sondern das viel seltenere, schwerere Isotop 13C enthält. „Auch dieser `schwere´ Kohlenstoff kommt natürlicherweise vor, hat in der Natur aber am Kohlenstoff nur einen Anteil von etwa einem Prozent“, sagt Prof. Janzik vom Institut für Pflanzenwissenschaften (IBG-2) des Forschungszentrums Jülich. „Das ist das Besondere an dem Versuch: Eine Flasche von dem gasförmigen `Dünger´ kostet rund 100.000 Euro“, sagt Lebensmittelchemiker Prof. Dr. Rudolf Galensa, der an der Universität Bonn die Doktorarbeit im Projekt „PhytoFuN“ (Phyto Functional Nutrition) betreut. Neben den Anteilen der beteiligten Institute werden die Kosten weitgehend vom Deutschen Stiftungszentrum (Stiftungsfonds Unilever) und von der Landwirtschaftlichen Fakultät der Universität Bonn getragen.

Schützen Flavonoide wirklich vor Krankheiten?

Besonders haben es die Wissenschaftler auf die begehrten Flavonoide abgesehen, die in Pflanzen nur in einem Promilleanteil vorkommen. „In Petersilie, Spinat und Pfefferminze liegen sie aber in vergleichsweise hohen Gehalten vor“, sagt Dr. Benno Zimmermann, wissenschaftlicher Mitarbeiter in Galensas Team. Den Flavonoiden wird eine antioxidative Wirkung zugeschrieben – sie sollen unter anderem vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie Krebs schützen. „Das ist aber noch nicht zweifelsfrei bewiesen“, stellt Prof. Galensa fest.

Deshalb wollen die Wissenschaftler aus den schweren 13C-markierten Pflanzen die Flavonoide isolieren und Probanden in die Nahrung gemischt zum Verzehr verabreichen. „Dann können wir zum Beispiel anhand von Blutproben den Verbleib der Flavonoide im Körper nachvollziehen“, berichtet Professor Dr. Peter Stehle, Ernährungswissenschaftler an der Universität Bonn. Wenn die Wissenschaftler Stoffwechselprodukte mit 13C finden, muss es aus den markierten Flavonoiden stammen. „Das Kohlenstoffisotop 13C ist für die Testpersonen vollkommen ungefährlich, es ist weder radioaktiv noch giftig – eben nur ein bisschen schwerer“, sagt Prof. Galensa.

Erfolgreiche Anzucht der markierten Küchenkräuter

Die Anzucht der Pflanzen verlief nach Plan. „Die Kräuter gedeihen gut“, sagt Maike Gleichenhagen nach mehreren Wochen der Kultivierung in der Jülicher Klimakammer. „Die Vorversuche zur Sortenwahl am Institut für Gartenbauwissenschaften von Prof. Dr. Georg Noga haben dazu entscheidend beigetragen.“ Etwas mehr als zwei Kilo an Grünsubstanz konnte die Doktorandin inzwischen ernten. Die Pflanzen haben auch bevorzugt den markierten Kohlenstoff eingebaut. „Die Analysen zeigen, dass der Anteil von 13C in den Flavonoiden deutlich mehr als 90 Prozent beträgt“, berichtet Dr. Zimmermann. „Das reicht aus, um den Weg dieser Stoffe im Körper der Probanden zurückverfolgen zu können.“ Diese Messungen bestätigte auch Dr. Markus Boner von der TÜV Rheinland Agroisolab GmbH mittels Isotopenmassenspektrometrie.

Anfang 2012 sollen dann die Tests mit den Probanden beginnen. „Sie bekommen die markierten und extrahierten Flavonoide in üblichen Speisen – zum Beispiel als Pfefferminztee – gereicht“, sagt Prof. Stehle. Erste Analyseergebnisse werden vermutlich Mitte 2012 vorliegen. Aufgrund der beschränkten Mengen wird zunächst nur eine kleinere Anzahl von Probanden die teuersten und schwersten Kräuter der Welt verzehren dürfen. Doch die Wissenschaftler planen bereits jetzt eine Ausweitung der Tests. „Wir wollen zunächst zeigen, dass das Prinzip funktioniert“, berichtet Prof. Galensa. „Dann werden wir weitere Fördermittel beantragen – denn in den Flavonoiden stecken noch viele Geheimnisse.“

Quelle/Text/Redaktion: uni-bonn.de