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Israeli Science: Nachrichten aus Rehowoth
Hormone sind fuer den Fortbestand der Menschheit
mitverantwortlich, denn von der Geburt bis zum Tod steuern sie
zahlreiche grundlegende Koerperfunktionen. Es ist deshalb oft
wichtig zu wissen, ob diese aeusserst bedeutenden Substanzen, die
oft nur in sehr geringen Mengen im Koerper vorkommen, richtig
arbeiten.
Herkoemmliche diagnostische Tests koennen diese Frage nicht
beantworten, da sie lediglich den Hormonanteil, nicht jedoch
deren Aktivitaet messen koennen. Mit der Loesung dieses Problems
befasste sich nun eine Studie am israelischen Weizmann-Institut,
die in der naechsten Ausgabe der Zeitschrift Endocrine
veroeffentlicht wird. Zur Bewertung der Hormonfunktion muss man
bestimmen, ob sich ein Hormon an bestimmte Rezeptor- oder
Zielzellen binden kann und ob diese Zellen dadurch zur Produktion
bestimmter Stoffe angeregt werden. Derartige Tests sind
kompliziert, da die natuerlichen Zielzellen meist kurzlebig sind
und relativ wenige passende Rezeptoren besitzen.
Prof. Abraham Amsterdam und seine Kollegen haben diese
Schwierigkeit ueberwunden: Mit Hilfe der Gentechnik stellten sie
"unsterbliche" weibliche Keimdruesenzellen her, die
sich unter Laborbedingungen endlos fortpflanzen. Diese Zellen
wurden mit einer grossen Zahl passender Rezeptoren ausgestattet.
Die Zellen dienen zur Untersuchung der biologischen Aktivitaet
von Gonadotropin-Hormonen, die bei der Ovulationssteuerung, der
Spermareifung und der Ausbildung der Geschlechtsorgane eine Rolle
spielen.
Drei Hauptindikatoren konnten bewertet werden:
- Bindung an die Zelle,
- Produktion eines lebenswichtigen chemischen Botenstoffes,
des sogenannten zyklischen AMP (c-AMP)
- Die erfolgende Freigabe von Progesteron, einem Produkt
der Keimdruesenzellen, das fuer den Erhalt einer
Schwangerschaft wesentlich ist.
Die Wissenschaftler haben ihre neue Test Methode auch zur
Untersuchung von Catecholaminen angepasst. Zu den Hormonen dieser
Gruppe gehoert auch das Adrenalin, das unseren Herzschlag und
unseren Blutdruck reguliert. Medizinische Diagnose ist nur eine
denkbare Anwendung fuer den neuen Test, dessen kommerzielle
Entwicklung noch aussteht. Auch der Einsatz fuer
Hormonuntersuchungen bei der Tierzucht waere denkbar.
Zum Team von Prof. Amsterdam, dem Inhaber des nach
Joyce und Ben B. Eisenberg benannten Lehrstuhls fuer molekulare
Endokrinologie, gehoeren Dr. Ngounder Selvaraj und Ada Dantes,
sowie Dr. Rina Limor und Prof. Avraham Golander vom Tel Aviv
Medical Center. Foerdergelder erhielt die Studie vom israelischen
Wissenschaftsministerium und vom Dr. Josef Cohn Minerva Center
fuer Biomembranforschung .
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Morbus Parkinson: EIN ZUVIEL DES GUTEN?
Ein wesentliches Merkmal der Parkinsonschen Krankheit, die
das Gehirn befaellt und Muskelzittern, Steifheit und Schwaeche
verursacht, ist ein Mangel des Signalmolekuels Dopamin im Gehirn.
Eine neue Studie des Weizmann-Instituts bestaetigt nun die
vorherrschende Theorie, dass dieser Mangel durch die
zerstoererische Aktivitaet des Dopamins selbst verursacht wird.
Die Untersuchung, die Prof. Rabi Simantov an menschlichen
Nervenzellen durchfuehrte (Neuroscience berichtete darueber),
kann vielleicht auch erklaeren, warum die Wirkung von L-Dopa,
einem Arzneimittel, das haeufig gegen Parkinson eingesetzt wird,
oft nach einer gewissen Zeit nachlaesst.
Dopamin ist ein chemischer Botenstoff, mit dessen Hilfe die
Hirnzellen miteinander kommunizieren, indem elektrische Signale
zwischen den Nervenenden uebertragen werden.
Die vorhandene Menge dieses wichtigen Botenstoffes beeinflusst
die Qualitaet der Zellkommunikation:
- Zuwenig DA verlangsamt und schwaecht die
Informationsuebertragung,
- Zuviel DA kann jedoch das Zellsignal so extrem verstaerken,
dass ein anormales Verhalten und ein Absterben der Nervenzellen
die Folge ist.
Simantov wies genau diesen Vorgang bei menschlichen Zellen,
die Dopamin produzieren, nach. Gewebekulturen zeigten, dass ein
anormaler Anstieg des Dopamins in den Zellzwischenraeumen dazu
fuehrt, dass die Zellen von selbst absterben. Die Ergebnisse
bestaerken die Annahme, dass bei der Parkinsonschen Krankheit ein
staendiger, unkontrollierter Anstieg der Dopaminmengen
allmaehlich zum Tod der Dopamin produzierenden Zellen fuehrt.
Dies wiederum reduziert die Menge des Dopamins im Gehirn und
schwaecht die Kommunikationssignale der Zellen. Analog kann man
davon ausgehen, dass die Wirkung von L-Dopa, das vom Koerper in
Dopamin verwandelt wird, mit der Zeit verloren geht, da es zum
Tod weiterer Dopamin produzierender Zellen fuehrt.
Wissenschaftler nehmen an, dass die Klaerung dieser zellulaeren
Ablaeufe den Weg zu neuen Loesungsansaetzen gegen die
Parkinsonsche Krankheit weisen kann.
Prof. Simantov ist Inhaber des nach Andre Lwoff
benannten Lehrstuhls fuer Neurogenetik. Zu seinem Team gehoerten
die Graduiertenstudenten und Assistenten Helena Blinder, Shai
Porat, Miriam Tauber, Dr. Mordechai Gabbay und Gustavo Tafet.
Foerderung erhielt das Projekt vom israelischen
Gesundheitsministerium, der israelischen Behoerde gegen Drogen
sowie vom Nella and Leon Benoziyo Center fuer
Neurowissenschaften, dem Leo und Julia Forchheimer Center fuer
Molekulargenetik am Weizmann-Institut und vom Murray H. und Mayer
Grodetsky Center zur Erforschung hoeherer Hirnfunktionen.
Chronobiologie: EIN FALL DES OEFFNENS UND
SCHLIESSENS
Einigen Pflanzen faellt das "Aufwachen" leichter
als vielen Menschen, dank einer eingebauten biologischen Uhr, die
sie ihre Blaetter morgens oeffnen und abends schliessen laesst.
Ein Forscher des Weizmann-Instituts hat nun einen biochemischen
"Schalter" entdeckt, der dieses Oeffnen und Schliessen
kontrolliert.
Blaetterbewegungen werden durch Veraenderungen des Umfangs von
Motorzellen auf gegenueberliegenden Seiten des sogenannten
Pulvinus ausgeloest. Diese verdickte Oberflaeche an der Basis
jedes Blattstiels agiert als das Organ zur Bewegung des Blattes.
Bei Sonnenaufgang schwellen Zellen in der unteren Haelfte des
Pulvinus an, waehrend jene in der oberen Haelfte einschrumpfen.
Dies loest die Oeffnung des Blattes aus, waehrend bei
Sonnen-untergang der umgekehrte Prozess vor sich geht. Das
Anschwellen und Schrumpfen wird durch den Fluss geladener genannt
Salzpartikel Ionen durch spezielle Kanaele in der
Motorzellmembran ermoeglicht. Dr. Nava Moran aus der Abteilung
fuer Neurobiologie hat nachgewiesen, dass bestimmte Ionenkanaele
sich nur dann oeffnen, wenn sie selbst oder benachbarte Proteine
Phosphat bekommen.
In einer Studie, ueber die in der August-Ausgabe der Zeitschrift
Plant Physiology berichtet wird, konnte sie diesen biologischen
"Schalter" verwenden, um das Oeffnen und Schliessen
dieser Kanaele zu kontrollieren. Indem sie eine als "Patch
Clamp" bekannte Spezialtechnik der neurobiologischen
Forschung verwendete, tauchte Moran einen winzigen
Membranstreifen in eine Loesung, der Phosphat beigefuegt oder
entzogen wurde, und beobachtete das OEffnen und Schliessen der
Kanaele.
Ionen-Kanaele sind wahrscheinlich nicht nur an Planzenbewegungen
beteiligt, einschliesslich der durch Licht oder Beruehrung
ausgeloesten, sondern auch an anderen essentiellen Vorgaengen in
Planzen. Daher koennte ein verbessertes Verstaendnis des
Bewegungs-Kontrollmechanismus eines Tages in vielen verschiedenen
Bereichen nuetzlich sein: Man koennte damit etwa das Vertrocknen
der Ernte waehrend Duerrezeiten verhindern oder die Zeit der
Bluete und des Fruchttragens verschieben.
UEBERWACHUNG DES LUPUS-KRANKHEITSVERLAUFS
Die Beurteilung des Behandlungserfolgs bei systemischem
Lupus erythematodes (SLE) koennte durch ein neues Testverfahren
bald einfacher werden.
Beim SLE
greifen bestimmte Immunzellen
und Antikoerper koerpereigenes Gewebe an. Die vielfaeltigen
Organschaedigungen schreibt man den Komplexen aus Antikoerpern
und DNS der angegriffenen Zellen zu. Als Zeichen fuer den Erfolg
einer Behandlung gilt die Verminderung des Titers dieser Komplexe
im Blut des Patienten.
Ein neuer Test, der von Prof. R. Nezlin am Weizmann-Institut in
Rehowoth, Israel, entwickelt wurde, kann den DNS-Anteil in den
schaedigenden Komplexen messen. Die Komplexe werden bei dieser
Methode an winzige Zuckerpartikel angelagert. Die Partikel werden
anschließend auf eine Zellulosemembran deponiert. Durch eine
einfache Waschprozedur werden die Antikoerper aus den Komplexen
geloest und entfernt. Die DNS-Teile verbleiben auf der Membran
und koennen gemessen werden.
Bislang etablierte Standardtests
koennen nur den Spiegel jener Antikoerper messen, die keine
Komplexbindung eingegangen sind.
Die neue Methode koennte auch zur Messung von
Antikoerper-Komplexen bei anderen autoimmunologischen Krankheiten
verwendet werden. Die israelische Forschungs- und
Entwicklungsgesellschaft Yed'a
hat ein Patent fuer den neuen Test beantragt.
Quelle: Mitteilungen des Weizmann Institute of
Science, Rehowoth, Israel, Vol. 1, Nr. 5, August 1996,
Immunology Methods Manual Vol.1 (Ac.Press London, Oct 96),
J.Immun.Meth. 1995,v.184,p.273-276.
Erlaeuterungen:
Im Krankheitsgeschehen des SLE ist eine Stoerung der B-Zellen
von zentraler Bedeutung:
- Die B-Zellen produzieren Autoantikoerper, die entweder
den Kern oder die DNS der Zellen des Patienten angreifen;
- haeufig findet man eine Stoerung der Cytokinproduktion;
- B-Zellen werden vermehrt produziert. Dagegen werden
T-Zellen haeufig in verminderter Zahl und darueber hinaus
mit strukturellen Maengeln nachgewiesen.
Der gebraeuchlichste Test weist Antikoerper nach, die den
Zellkern angreifen (antinukleaere Antikoerper, ANA). Diese
finden sich bei fast allen SLE-Patienten, aber auch bei vielen
Patienten mit anderen Autoimmunerkrankungen speziell
Kollagenosen. ANA-positive Ergebnisse koennen auch auf bestimmte
Arzneimittel zurueckgefuehrt werden (Hydralazin, Procainamid,
Isoniazid, Chlorpromazine).
Antikoerper gegen native DNS (Anti-n-DNS) lassen sich bei
keiner anderen Kollagenose, jedoch bei fast 70% der SLE-Patienten
nachweisen.
PERSONAL-MANAGEMENT IM GEHIRN
Das Gehirn funktioniert wie ein dynamischer
Personalmanager: Es bewegt naemlich seine
"Angestellten" - die Nervenzellen, die fast alle
Koerperfunktionen kontrollieren - staendig von einer Zellgruppe
zur anderen, um mit einer Vielzahl sich staendig aendernden
Anforderungen fertig zu werden. Dies geht aus einer Studie des
Weizmann-Instituts hervor, die in diesem Monat in Advances in
Processing and Pattern Analysis of Biological Signals erscheint.
Diese Studie widerlegt die vorherrschende Vorstellung, dass
die Nervenzellen, oder Neuronen, im Gehirn entweder alleine
agieren oder permanente Arbeitsgruppen formen. Stattdessen konnte
gezeigt werden, dass Neuronen einer Anzahl verschiedener Gruppen
angehoeren und ihre momentane Verbindung gemaess der Aufgabe
aendern, die sie gerade durchfuehren muessen. So werden die
Prozesse koordiniert, die an der Kontrolle des Sehens, Hoerens
und der Bewegungen beteiligt sind. Unter Verwendung einer
bahnbrechenden Technik zur Aufnahme der elektrischen Aktivitaet
vieler einzelner Neuronen gleichzeitig haben Prof. Ad Aertsen aus
der Abteilung fuer Neurobiologie und Kollegen von der
Hebraeischen Universitaet in Jerusalem folgendes gezeigt: Zwei
Neuronen koennen eng miteinander kommunizieren, wenn sie ein Art
von Signal verarbeiten, sich jedoch vollkommen ignorieren, wenn
sie auf eine anderes reagieren. Wenn diese Befunde bewiesen
werden koennen, werden sie sicherlich Auswirkungen auf den
Gebieten der Neurologie und der Informatik haben. In der
Neurologie ist es naemlich essentiell wichtig, zu wissen, wie
eine von einer Neuronengruppe durchgefuehrte Aufgabe die Funktion
anderer Hirnzellen beeinflusst, waehrend sich die Informatik mit
der simultanen Verarbeitung von Informationen befasst, die auf
mehreren Wegen weitergegeben werden.
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1995© haGalil onLine /
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