Körpereigene Rettungsaktion bei Verbrennungen

13. November 2012, 20:31
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Wenn der Körper extremer Hitze ausgesetzt ist, starten die Zellen ein Notfallprogramm

Wiener Biotechnologen wollen diesen Mechanismus mit Medikamenten künstlich in Gang setzen.

Große Hitze ist für den Körper ein Schock. Verbrennungen können verheerende Folgen nicht nur für die Zellen an der Hautoberfläche haben, sondern auch jene in tieferen Schichten massiv schädigen. Durch verminderte Durchblutung und Ödembildung verändert sich auch das umliegende Gewebe stark. Zusammen mit Infektionen kann dies zum Absterben vieler Zellen führen und großflächige Narben hinterlassen.

Eine zentrale Rolle bei diesen Vorgängen spielen "denaturierte" Proteine, welche die Signalwege der Zellen blockieren können. Diese Proteine beginnen wie Eiklar bei hohen Temperaturen in der Zelle zu verklumpen. Um ihrem drohenden Tod zu entgehen, starten die Zellen deshalb bereits ab einer Temperatur von 43 Grad einen Notfallmechanismus - den sogenannten Heat- Shock-Response. Im Zuge dieser Rettungsaktion werden Proteine produziert, welche die verklumpten Proteine beseitigen und damit die Zellen schützen sollen.

Dieser Heat-Shock-Mechanismus tritt auch bei Stresszuständen in Verbindung mit bestimmten Erkrankungen auf. So spielt er beispielsweise eine Rolle bei Tumorerkrankungen, wo er den Krebszellen zu besserem Wachstum verhilft. Bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson hingegen kann ein stärkerer Heat-Shock-Response zu einer deutlichen Verbesserung führen. Aus diesem Grund bemühen sich Wissenschafterteams auf der ganzen Welt, diesen Signalweg besser zu verstehen und zu beeinflussen.

Auch an der FH Campus Wien beschäftigen sich Biotechnologen in einem vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekt intensiv mit dem Phänomen - ausschließlich in Zusammenhang mit Verbrennungen. "In zahlreichen Experimenten konnten wir nachweisen, dass dieser Signalweg bei kurzer und starker Hitzeeinwirkung, wie sie bei Verbrennungen vorkommt, nur sehr langsam aktiviert wird", berichtet Thomas Czerny, Leiter des Projekts sowie der Arbeitsgruppe "Signalwege der Zelle" an der FH Campus Wien.

Positiver Poststress

Ihre Experimente führen die Wissenschafter an Zellkulturen und Fischembryonen durch, die sich besonders gut für eine genetische Analyse des Signalwegs eignen. "Möglicherweise sind die Zellen durch die große Hitze kurzfristig völlig lahmgelegt, sodass sie überhaupt nicht reagieren können - auch dann nicht, wenn es, wie bei schweren Verbrennungen oft der Fall, zu entzündungsartigen Reaktionen kommt." Der oft um viele Stunden verzögert einsetzende Heat-Shock-Response-Mechanismus kommt für eine Zellrettung dann zu spät.

Aufbauend auf ihrer im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen FH Campus Wien und MedUni Wien entstandenen Dissertation, hat die Biotechnologin Viktoria Ortner die Hypothese des "Post-Stress-Treatments" entwickelt. "Die Idee dieser Methode ist, den verzögerten Heat-Shock-Response durch eine Behandlung mit geringem Stress nach der Verbrennung zu aktivieren", erläutert sie. "Obwohl das Post-Stress-Treatment den Gesamtstress für die Zellen deutlich verstärkt hat, konnten wir eine klare Erhöhung der Überlebensrate von Fischembryonen nach einer kurzen Hitzeexposition nachweisen."

Nun geht es darum, diesen neuen Behandlungsansatz bei schweren Verbrennungen einzusetzen. Zu diesem Zweck suchen die Forscher gemeinsam mit Chirurgen der Med-Uni nach "Aktivatoren", die den Schutzmechanismus rechtzeitig in Gang setzen können. "Es scheint bestimmte Substanzen zu geben, mit denen sich der Heat-Shock-Response auf pharmakologischem Weg ' einschalten' lässt, ohne die Zellen zusätzlichem Stress auszusetzen und ihnen damit zu schaden", berichtet Czerny. Inzwischen gibt es bereits eine Reihe von Kandidaten, die dafür infrage kommen könnten.

Schutzschild aktivieren

Da solche Medikamente auch bei Alzheimer und Co Erfolge versprechen, überprüfen Pharmafirmen bereits Heat-Shock-Response-Aktivatoren in klinischen Tests. In ihrer Nische haben die Forscher der FH Campus Wien aber die Nase vorn: Denn zur Problematik des Heat-Shock-Response bei Verbrennungen gibt es erst wenig gesichertes Wissen und schon gar keine auf Wirksamkeit getesteten Substanzen zu seiner Aktivierung. "Wir wollen uns die Funktionsweise des Heat-Shock-Response sehr genau anschauen und vielleicht auch herausfinden, warum die Zellen so lange damit zögern", sagt Czerny. "Immerhin ist das ein höchst sonderbares Verhalten, das nach einer wissenschaftlichen Erklärung schreit. Für die Behandlung von Verbrennungen wären solche Erkenntnisse extrem wichtig." (Doris Griesser, DER STANDARD, 14.11.2012)

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    Gestresste Zellen, schalten ein Selbsthilfeprogramm ein. Es werden Proteine produziert, die das Überleben der Zelle sichern sollen.

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