Drei Wissenschafter aus den USA und Großbritannien fanden heraus, wie Organismen mit schwankenden Sauerstoffkonzentrationen zurechtkommen.
Jeder Körper braucht Sauerstoff, um Nahrung in Energie umzuwandeln. In unterschiedlichen Höhen sind die Zellen unseres Körpers aber unterschiedlichen Mengen an Sauerstoff ausgesetzt. Auf geringere Konzentrationen zu reagieren, ist lebensnotwendig.
Und das nicht nur beim Bergsteigen, fügt Randall Johnson, Professor für molekulare Physiologie und Pathologie an der Universität Cambridge hinzu. „Im Falle einer Wunde etwa erhält nur ein Teil des Körpers wenig Sauerstoff durch eine schlechte Blutversorgung.“ Beim Sport wiederum entsteht im Muskel ein vorübergehender Mangel an dem wertvollen Gas.
Die drei Nobelpreisträger arbeiteten seit den 1990er Jahren unabhängig voneinander daran zu verstehen, wie Anpassungen auf Sauerstoffmangel direkt auf Zellebene funktionieren. Mit ihren Erkenntnissen haben es die drei zudem ermöglicht, vielversprechende Strategien zu entwickeln, um Krebs, Blutarmut und andere Krankheiten zu behandeln.
Wenn Zellen der Sauerstoff fehlt
Sauerstoffmangel tritt immer wieder auf: in großer Höhe etwa oder bei körperlicher Anstrengung. Auch bei Krankheiten wie Infektionen oder Tumoren fehlt den Zellen Sauerstoff. Nur wenn der Organismus darauf reagiert, kann er überleben. Das geschieht oft über die Aktivität von Genen, die wiederum zahlreiche Vorgänge im Körper steuern: den Zellstoffwechsel zum Beispiel, die Atmung, die Erneuerung von Zellen und Gefäßen und das Immunsystem. Wie diese Vorgänge im Körper gesteuert werden, war lange unklar. Zwar ist seit Jahrzehnten bekannt, dass das in der Niere gebildete Hormon Erythropoetin, kurz Epo, vorrangig immer dann gebildet wird, wenn zu wenig Sauerstoff im Blut vorhanden ist. Wie der Körper diesen Mangel feststellt, war lange unklar. Die Nobelpreisträger entdeckten jetzt bestimmte Abschnitte im Erbgut, die die Aktivität des Epo-Gens regulieren, und zusätzlich verschiedene Proteine, die diese Abschnitte steuern. Zudem fanden sie heraus, dass auch bei bestimmten vererbbaren Tumorerkrankungen die Sauerstoffkonzentration eine wichtige Rolle dabei spielt, ob sich Krebszellen vermehren oder nicht.
Die Arbeiten der drei Wissenschafter ermöglichen ein genaues Verständnis darüber, wie Organismen auf schwankende Sauerstoffkonzentrationen reagieren. Auch pharmazeutische Unternehmen testen bereits Arzneien, die in den Regelkreislauf der erforschten Sauerstoffsensoren eingreifen und dadurch den Zellstoffwechsel und das Wachstum beeinflussen könnten.
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