Forschende des Exzellenzclusters CECAD an der Universität zu Köln haben einen bislang unbekannten Mechanismus untersucht, über den milde Kälte altersbedingte Zellschäden beeinflussen kann. Im Mittelpunkt steht ein Stoffwechselweg, der in den Muskeln von Fadenwürmern ausgelöst wird und anschließend auch andere Gewebe schützt. Die Studie ist im Fachmagazin Nature veröffentlicht worden.
Ein Botenstoff aus der Muskulatur
Die Experimente zeigen, dass eine Umgebungstemperatur von 15 Grad Celsius bei den Tieren die Bildung des Stoffwechselprodukts Dihydrobiopterin anregt. Der kurz BH2 genannte Botenstoff entsteht in der Muskulatur und wird von dort an andere Gewebe weitergegeben. Dort trägt er nach den Ergebnissen der Untersuchung dazu bei, die Kontrolle über die Qualität von Proteinen aufrechtzuerhalten.
Eine solche Proteinqualitätskontrolle ist für Zellen wichtig, weil sich fehlerhafte oder beschädigte Eiweiße im Lauf des Lebens ansammeln können. Bei den Fadenwürmern wirkte der beschriebene Prozess altersbedingten Zellschäden entgegen. Die Lebensdauer der Tiere verlängerte sich unter den untersuchten Bedingungen deutlich. Die Forschungsarbeit wurde in Köln koordiniert.
Versuche mit menschlichen Zellkulturen
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler prüften außerdem, ob BH2 auch in menschlichen Zellen eine vergleichbare Wirkung entfalten kann. Dafür verwendeten sie Zellkulturen, die als Modelle für die neurodegenerativen Erkrankungen Chorea Huntington und ALS dienen. Nach der Zugabe von BH2 ging die schädliche Ansammlung von Proteinen in diesen Kulturen deutlich zurück.
Die Untersuchungen weisen zudem auf ein Enzym namens CAT-4 hin. Es sitzt in den Muskelzellen und fungiert den Ergebnissen zufolge als zentraler Schalter des beschriebenen Prozesses. Nach Angaben der Forschenden konnten die schützenden Effekte in den Zellkulturen auch durch die gezielte Gabe von BH2 und Aminosäuren erreicht werden, ohne die Zellen zuvor Kälte auszusetzen.
- 15 Grad Celsius: Diese Temperatur löste bei den untersuchten Fadenwürmern die verstärkte BH2-Produktion aus.
- BH2: Der Botenstoff wird in der Muskulatur gebildet und unterstützt die Proteinqualitätskontrolle in anderen Geweben.
- Menschliche Zellmodelle: In Kulturen zu Chorea Huntington und ALS verringerte BH2 die schädliche Proteinbildung.
Ansatz für weitere Forschung
Der Kölner Molekularbiologe David Vilchez ordnet die Ergebnisse als möglichen Ausgangspunkt für neue therapeutische Ansätze gegen altersbedingte neurodegenerative Erkrankungen ein. Im Zentrum steht dabei die Frage, ob sich die durch Kälte ausgelösten Schutzmechanismen künftig gezielt nachahmen lassen. Die bisherigen Befunde beziehen sich auf Fadenwürmer und menschliche Zellkulturen. Sie beschreiben damit einen biologischen Mechanismus und noch keine Behandlung für erkrankte Menschen.
