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Neuer Test für Mitochondrienerkrankungen mit Hilfe des relativen Glutathionwerts

Pressemitteilung der Stanford University

Von ERIN DIGITALE

Übersetzung von Regina Clos

http://med.stanford.edu/news_releases/2009/february/enns.html

STANFORD, Calif. Wissenschaftler von der Stanford University School of Medicine haben lang ersehnte Möglichkeiten zur Kontrolle und Behandlung einer Gruppe von rätselhaften und verheerenden Krankheiten gefunden, die infolge von Mutationen in den Kraftwerken der Zellen, den Mitochondrien, auftreten.

Erkrankungen der Mitochondrien können zu Organversagen, Anfällen, schlaganfallähnlichen Erscheinungen und vorzeitigem Tod führen. Diese Erkrankungen, von denen man an die 40 verschiedene unterscheiden kann, entstehen durch genetische Defekte in den Mitochondrien, also den Zellstrukturen, die Sauerstoff und durch die Nahrung aufgenommene Moleküle verbrennen und dabei die Energie produzieren, die die Zellen für ihre jeweilige Funktion benötigen. Eines von 4000 Kindern und einer von 8500 Erwachsenen ist von Mitochondrienerkrankungen betroffen. Diese Krankheiten sind schwer zu diagnostizieren und bislang nicht heilbar.

Das könnte sich allerdings bald ändern. Ein Team von der Universität Stanford und vom Lucile Packard Children’s Hospital hat einen biologischen Marker entdeckt, den sie zur Prüfung auf diese Erkrankungen einsetzen können. Ihre Ergebnisse werden die Forscher in die Lage versetzen, nach Behandlungsmöglichkeiten zu suchen und den behandelnden Ärzten zu helfen, den Zustand der Patienten zu kontrollieren, bevor es zu einer schweren gesundheitlichen Krise kommt. Die Forschungsergebnisse wurden am 9. Februar 2009 online in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

„Wenn der Motor eines Autos nicht richtig funktioniert, dann qualmt er,“ sagt der leitende Autor der Studie, Greg Enns, MB, ChB, der Professor für Pädiatrie an der Stanford University School of Medicine und der Leiter des biochemischen Genprogramms in Packard ist. „Es ist der biochemische Qualm, nach dem wir im Wesentlichen suchen.“

Genauso wie der Motor eines Autos spucken auch die Mitochondrien üblen Dreck aus, wenn sie die Brennstoffe nicht richtig verbrennen. Fehlerhafte Mitochondrien produzieren große Mengen von freien Sauerstoffradikalen – hochreaktiven Molekülen, die die DNA und die Zellstrukturen schädigen. Enns’ Forscherteam hat nach Anzeichen dafür gesucht, dass Freie Radikale die natürlichen antioxidativen Abwehrsysteme der Patienten überlasten. Man hat dazu Menschen mit Mitochondrienerkrankungen mit gesunden Kontrollpersonen verglichen. Und die Forscher wurden fündig.

„Selbst wenn diese Patienten in die Klinik kommen und ziemlich gesund aussehen, findet man bei ihnen Belege für einen vermehrten metabolischen Stress,“ sagt Enns, und betont, dass diese Befunde überraschend waren, weil keiner der Patienten sich in einer akuten gesundheitlichen Krise wie etwa einem Organversagen befand, als man ihnen die Blutproben für die Studie entnahm. Er fügte hinzu, es sei das erste Mal, dass man im Blut von Patienten mit einem breiten Spektrum an Mitochondrienerkrankungen durchweg solche Anzeichen gefunden hat.

Das Team entdeckte, dass die Werte für das Glutathion, dem grundlegenden Antioxidans des Körpers, in den weißen Blutzellen der 20 Patienten der Studie mit Mitochondrienerkrankungen signifikant vermindert waren. Diese Beobachtung heißt, dass die antioxidative Abwehr der Patienten tatsächlich erschöpft war. Das Glutathion war auch bei neun Patienten mit organischer Azidämie (krankhafter Übersäuerung des Blutes) vermindert, einer weiteren Gruppe von Stoffwechselerkrankungen, von denen die Forscher glauben, dass sie mit einer anormalen Funktion der Mitochondrien zusammenhängen.

Ein zweites Ergebnis ihrer Arbeit lieferte den Forschern einen guten Hinweis darauf, wo sie nach Behandlungsmöglichkeiten suchen können. Sie fanden heraus, dass Patienten, die zusätzliche Antioxidantien einnahmen, diesen Mangel an Glutathion nicht hatten. Die Wissenschaftler haben schon lange vermutet, dass Antioxidantien wie Vitamin C und Vitamin E Patienten mit Mitochondrienerkrankungen oder organischen Azidämien helfen könnten, und die behandelnden Ärzte haben ihren Patienten diese Nahrungszusätze empfohlen. Aber keiner hat bislang überprüfen können, ob diese auch tatsächlich wirksam sind.

„Für den klinischen Arzt ist es äußerst frustrierend gewesen, nicht sicher sein zu können, ob diese Nahrungsergänzungsstoffe irgendeinen positiven Nutzen haben,“ sagte Enns. „Jetzt sind wir in der Lage, den Ausgangswert im Blut zu messen und ein 'Vorher-Nachher'-Bild zu erstellen."

William Craigen, MD, PhD, der Leiter der Klinik für Stoffwechselerkrankungen am Texas Children’s Hospital bezeichnete dieses Forschungsergebnis als „den Anfang der Möglichkeit, Einblick in die Mechanismen von Mitochondrienerkrankungen zu gewinnen." Craigen, der außerdem der medizinische Leiter des Labors für Mitochondriendiagnostik am Baylor College of Medicine ist, war an dieser Stanford-Studie nicht beteiligt. „Diese neue Forschung liefert uns die Chance, eine heterogene Gruppe von Krankheiten auf ein und die gleiche Weise zu behandeln zu beginnen, mit einer einfachen und leicht zu verabreichenden Behandlungsform, die möglicherweise die Prognose der Patienten verbessert,“ fügte er hinzu.

Glutathionmessungen könnten außerdem bei der Diagnose der Patienten hilfreich sein, sagte Enns, indem sie den Ärzten einen klaren Hinweis darauf liefern, dass in den Mitochondrien etwas schief läuft. Genetische und molekulare Testverfahren haben bereits zu einem Anstieg der Zahl der diagnostizierten Fälle geführt, aber die Diagnose ist immer noch schwer zu bestätigen.

Die Methode, die Enns’ Team zur Messung des Glutathions einsetzte, – als mehrdimensionale Flusszytometrie bezeichnet – hat ihre Grenzen: Man benötigt dafür ganz frische Blutproben und teure Geräte, die nur in Forschungslabors vorhanden sind, und sie liefert relative statt absolute Glutathionmessungen. Jetzt, wo das Team weiß, nach welchen Veränderungen im Stoffwechsel man suchen muss, arbeiten sie daran, eine breiter anwendbare Messtechnik zu entwickeln.

Und Glutathionmessungen könnten den Wissenschaftlern helfen, noch weitere Rätsel von Krankheiten zu entschlüsseln. „Sie nennen eine Krankheit und Sie können eine Beteiligung der Mitochondrien annehmen,“ sagte Enns. „Man nimmt an, dass dies bei vielen Störungen der Fall ist, angefangen von schlechtem Sehen bis zum Hörverlust, bei Nieren- und Lebererkrankungen, bei Krankheiten des autistischen Spektrums, bei Diabetes, Alzheimer und Krebs. Unsere Arbeit könnte zur Erforschung von Therapien für eine breite Palette von Erkrankungen führen.“

Enns arbeitete zusammen mit seinen Forschungskollegen Kondala Atkuri, PhD, außerordentlicher Professor für Pathologie, Tina Cowan, PhD, emeritierte Professorin für Genetik, Leonard Herzenberg, PhD, und der Professorin für Genforschung Leonore Herzenberg, PhD, die auch ein Mitglied des Krebszentrums Stanford ist. Die Herzensbergs haben eine finanzielle Beteiligung an der Firma BioAdvantex, einer Firma, dessen Nahrungsergänzungsmittel PharmaNAC die Glutathionwerte erhöhen soll. Die Studie wurde finanziert durch die United Mitochondrial Disease Foundation, den Lucile Packard Children’s Hospital Pediatric Health Research Fund und das Arline and Pete Harman Scholarship.

Ein Abstract der Studie, auf die sich diese Pressemitteilung bezieht, finden Sie hier.

Inherited disorders affecting mitochondrial function are associated with glutathione deficiency and hypocitrullinemia

Kondala R. Atkuri^a,¹,Tina M. Cowan^b, Tony Kwan^c, Angelina Ng^c, Leonard A. Herzenberg^a, Leonore A. Herzenberg^a and Gregory M. Enns^d,¹

             Author Affiliations