Podcasts about enzyms

Wir stecken in der Plastikkrise, sagt die Organisation Oceancare. Was tun mit dem Plastik, bevor er in den Seen und dem Meer endet? Die Forschung zeigt Lösungen – mit fluoreszierendem Kunststoff für besseres Recycling, plastikfressenden Würmern und einem Superenzym dank künstlicher Evolution. Das Plastik-Experiment Sie fressen sich durch Styropor und können davon leben. Schwarzkäferlarven, sogenannte Superwürmer. Chris Rinke von der University of Queensland in Australien hat zusammen mit seinem Team Schwarzkäferlarven und ihr Potenzial im Kampf gegen die Plastik-Berge untersucht. Doch funktioniert das wirklich? Grösseres Plastik-Problem als gedacht Weitaus mehr Plastik landet in der Umwelt als bisher angenommen, das bestätigt die Forschung von Roman Lehner, Wissenschaftlicher Projektleiter der Sail & Explore Association. Er untersucht den Plastikgehalt in Ozeanen und in Schweizer Seen. Schätzungsweise schwimmen sogar aus den Flüssen 20 Tonnen Mikroplastik pro Jahr in die Meere. Das unzerstörbare Material Plastik besteht aus langen Polymerketten. Meistens wird der Kunststoff aus Erdöl hergestellt. Dazu wird Erdöl in seine Einzelteile zerlegt und neu angeordnet. Synthetische Polymere lassen sich kaum aufbrechen und werden darum nur sehr langsam abgebaut. Teilweise braucht es 500 bis 1000 Jahre, bis sie sich zersetzen. Markierter Kunststoff Will man Plastik wiederverwenden, muss der Plastik gut sortiert und sortenrein sein. Denn Plastik ist nicht gleich Plastik. PVC, PET, PE, PTA – die unterschiedlichen Plastiksorten finden wir alle in unserem Alltag. Jochen Moesslein hat mit Polysecure eine fluoreszierende Markierung erfunden, die es ihnen ermöglicht, eine 99-prozentige Sortierquote zu erreichen. Dabei wird die Fluoreszenz in den Kunststoff oder das Etikett eingearbeitet und von einem Laser erkannt. Plastikfressender Pilz Pilz 943. Das ist der verheissungsvolle Kandidat aus den Schweizer Bergen, der Bio-Plastik frisst. Forschende der eidgenössischen Forschungsanstalt Wald, Schnee und Land (WSL) haben aus Bodenproben im Engadin über 800 Pilze und Bakterien isoliert mit dem Ziel: Mikroorganismen finden, die Bio-Plastik wie Kompostsäcke oder landwirtschaftliche Mulch-Folie abbauen. Der Pilz 943 hat sich hervorgetan. Er baut während zwei Monaten 50 Prozent eines Stücks Plastik ab. Superenzym gegen Plastik dank künstlicher Evolution Auf dem Friedhof in Leipizg haben Forschende ein Enzym gefunden, das bei 60-70° Celsius PET-Verpackungen innert einer Stunde in seine Einzelteile zerlegt. Das Team von Christian Sonnendecker und Wolfgang Zimmermann will nun die DNS des Enzyms modifizieren. Dank künstlicher Evolution zum Superenzym, das noch schneller Plastik zersetzen kann. Sie entwickeln eine Methode, wie sie Tausende Proben schnellstmöglich analysieren und dank künstlicher Intelligenz auswerten können. Chemisches Recycling Ein geheimer Cocktail aus Chemikalien erlaubt es Samantha Anderson und ihrem Team von Depoly, Plastikabfall zu recyclen. Dank des chemischen Recyclings können sie alle PET-Teile bei Zimmertemperatur aus dem Plastik-Abfall separieren. Dabei wird der Plastik-Grundstoff TPA rausgefiltert, ein weisses Pulver. Normalerweise wird dieses Pulver aus Erdöl hergestellt.

Wir stecken in der Plastikkrise, sagt die Organisation Oceancare. Was tun mit dem Plastik, bevor er in den Seen und dem Meer endet? Die Forschung zeigt Lösungen – mit fluoreszierendem Kunststoff für besseres Recycling, plastikfressenden Würmern und einem Superenzym dank künstlicher Evolution. Das Plastik-Experiment Sie fressen sich durch Styropor und können davon leben. Schwarzkäferlarven, sogenannte Superwürmer. Chris Rinke von der University of Queensland in Australien hat zusammen mit seinem Team Schwarzkäferlarven und ihr Potenzial im Kampf gegen die Plastik-Berge untersucht. Doch funktioniert das wirklich? Grösseres Plastik-Problem als gedacht Weitaus mehr Plastik landet in der Umwelt als bisher angenommen, das bestätigt die Forschung von Roman Lehner, Wissenschaftlicher Projektleiter der Sail & Explore Association. Er untersucht den Plastikgehalt in Ozeanen und in Schweizer Seen. Schätzungsweise schwimmen sogar aus den Flüssen 20 Tonnen Mikroplastik pro Jahr in die Meere. Das unzerstörbare Material Plastik besteht aus langen Polymerketten. Meistens wird der Kunststoff aus Erdöl hergestellt. Dazu wird Erdöl in seine Einzelteile zerlegt und neu angeordnet. Synthetische Polymere lassen sich kaum aufbrechen und werden darum nur sehr langsam abgebaut. Teilweise braucht es 500 bis 1000 Jahre, bis sie sich zersetzen. Markierter Kunststoff Will man Plastik wiederverwenden, muss der Plastik gut sortiert und sortenrein sein. Denn Plastik ist nicht gleich Plastik. PVC, PET, PE, PTA – die unterschiedlichen Plastiksorten finden wir alle in unserem Alltag. Jochen Moesslein hat mit Polysecure eine fluoreszierende Markierung erfunden, die es ihnen ermöglicht, eine 99-prozentige Sortierquote zu erreichen. Dabei wird die Fluoreszenz in den Kunststoff oder das Etikett eingearbeitet und von einem Laser erkannt. Plastikfressender Pilz Pilz 943. Das ist der verheissungsvolle Kandidat aus den Schweizer Bergen, der Bio-Plastik frisst. Forschende der eidgenössischen Forschungsanstalt Wald, Schnee und Land (WSL) haben aus Bodenproben im Engadin über 800 Pilze und Bakterien isoliert mit dem Ziel: Mikroorganismen finden, die Bio-Plastik wie Kompostsäcke oder landwirtschaftliche Mulch-Folie abbauen. Der Pilz 943 hat sich hervorgetan. Er baut während zwei Monaten 50 Prozent eines Stücks Plastik ab. Superenzym gegen Plastik dank künstlicher Evolution Auf dem Friedhof in Leipizg haben Forschende ein Enzym gefunden, das bei 60-70° Celsius PET-Verpackungen innert einer Stunde in seine Einzelteile zerlegt. Das Team von Christian Sonnendecker und Wolfgang Zimmermann will nun die DNS des Enzyms modifizieren. Dank künstlicher Evolution zum Superenzym, das noch schneller Plastik zersetzen kann. Sie entwickeln eine Methode, wie sie Tausende Proben schnellstmöglich analysieren und dank künstlicher Intelligenz auswerten können. Chemisches Recycling Ein geheimer Cocktail aus Chemikalien erlaubt es Samantha Anderson und ihrem Team von Depoly, Plastikabfall zu recyclen. Dank des chemischen Recyclings können sie alle PET-Teile bei Zimmertemperatur aus dem Plastik-Abfall separieren. Dabei wird der Plastik-Grundstoff TPA rausgefiltert, ein weisses Pulver. Normalerweise wird dieses Pulver aus Erdöl hergestellt.

Wenn diese Überschrift nicht ihr Interesse weckt, dann wissen wir auch nicht…aber in der heutigen Folge unseres Podcasts belohnen wir Sie mit der fehlerfreien Aussprache des Wortes Methylen-Tetrahydrofolat-Reduktase. Denn genau unter einer Genmutation dieses Enzyms leiden rund 40% der Bevölkerung. Was MTHFR ist, wie sich dieser Gendefekt auswirkt und welche Symptome sich zeigen, erklärt Dr. med. Sybille Freund in der heutigen Folge. Und spätestens DANN werden Sie MTHFR spannend finden - versprochen. Mehr über Dr. med. Sybille Freund erfahren Sie unter https://doktorfreund.de

Video: https://youtube.com/Medizinmensch Der Konsum von Fleisch gilt gemeinhin als Gicht-Grund denn zu hohe Harnsäure aus dem Abbau von DNA führt zur Gicht Entstehung. Im Laufe der Evolution des Menschen kam es zu einem Defekt des Enzyms zum Abbau von Harnsäure (Uratoxidase). Dadurch haben Menschen einen 5-10x höheren Harnsäure-Spiegel und somit ein hohes Gicht-Risiko. Im Gegensatz zu den meisten anderen Lebewesen sind Menschen von Gicht geplagt, selbst ausschließlich fleischfressende Raubtiere hingegen leiden so gut wie nie an Schmerzen durch Gicht. Dieser Schutz vor Gicht verdanken diese Tiere einer dem Enzym Uratoxidase. Doch weshalb kam es zu einem Verlust dieses Enzyms beim Menschen? Eine naheliegende Ursache ist es das Harnsäure evolutive Vorteile bildet, z.B. Schutz vor oxidativem Stress. Aus diesem Grund ist eine zu starke Senkung der Harnsäure vermutlich nicht empfehlenswert. Time Stamps: 0:00 Intro 0:41 Gicht ensteht nicht durch hohen Fleischkonsum 1:18 Das Enzym Uratoxidase baut Harnsäure ab 1:59 Wie entsteht Gicht: Uratoxidase beim Menschen inaktiv 4:01 Vorteil durch hohe Harnsäure 4:29 Vergleich Lebenserwartungen Primaten 5:10 Vorteile von Harnsäure: Schutz vor freien Radikalen 5:42 Rekombinante Uratoxidase (Pegloticase) zur Behandlung schwerer Gicht 7:44 Empfehlung für Harnsäurespiegel 8:01 Tyrannosaurus Rex mit Gicht ? Glossar: Uratoxidase: Enzym zum Abbau von Harnsäure zu Allantoin. Beim Menschen ein Pseudogen Pseudogen: Inaktives Gen, das nicht in Proteine übersetzt wird. Man unterscheidet Pseudogene bei denen es zur kompletten Inaktivierung kommt von solchen, bei denen nur überschüssige Kopien eines Gens (enstanden durch Verdopplungen) inaktiviert werden. Playlists: Autoimmunerkrankungen: https://www.youtube.com/watch?v=erEMdM78Slk&list=PLrvWZFP3u0LgkqF0PiLgBCBfoobqOSa3q Gicht & Pseudogicht: https://www.youtube.com/watch?v=U2lMapNM8bg&list=PLrvWZFP3u0LhlRzALVmia3NIZpexVTkYq Hidden Champions: https://www.youtube.com/watch?v=0SRWT4gmzeI&list=PLrvWZFP3u0Lh4WfLhFWdVvpWLXUXT84yR Kanal Updates: Weitere Ressourcen: Gicht und Evolution: https://academic.oup.com/rheumatology/article/49/11/2010/1785765 Gicht beim Tyrannosaurus Rex: https://www.nature.com/articles/387357a0.pdf?origin=ppub Merk-würdiges Medizinwissen für Alle. Abonniere jetzt und erhalte neue Folgen, jeden Medizin-Mittwoch. Folge direkt herunterladen

KS151: Wie Kaffee und Kakao deine Hormone beeinflusst----more---- Koffein, ähnlich wie viele andere Themen im Gesundheitsbereich, scheinen unglaublich viele gesundheitliche Vorteile zu haben. Unzählige Studien beweisen, dass es gewichtsreduzierende Vorteile hat, Herzgesundheit steigert, die Gefahr eines Schlaganfalls reduziert und vieles mehr... Finden kann man Koffein in folgenden Produkten: Kaffee grüner Tee Matchatee Schokolade Kakao koffeeinierte Getränke (Energiedrinks) und Fitnessprodukte 3 Gründe warum Kaffee nichts ist für Frauen im reproduktiven Alter Allerdings werden die meisten dieser Studien an Männern durchgeführt und die Effekte auf Frauen im Reproduktiven Alter gehen schnell unter. Besonders folgende 3 Nebenwirkungen bei Frauen sind selten bekannt: Die Gefahr von Zysten in der Brust wird erhöht Frauen, die 1-2 Tassen Kaffee am Tag tranken, erhöhten das Risiko für fibrozystischen Brüsten um das 1.5fache 2-4 Tassen täglich steigerten das Risiko um das 2.3fache. Dies wurde in einer Studie mit 634 Frauen, die an fribrozystischen Brüsten litten und 1066 Frauen für Vergleichswerte, festgestellt. (Quelle) Frauen, vor allem über 30 leiden unter fribrozystischen Brüsten, die zwar nicht gefährlich sind und harmlose Knoten in der Brust sind, doch zu Beschwerden wie Empfindlichkeit führen können. Besonders während dem Abfall und Steigerung von Hormonen wie Östrogen, macht sich Empfindlichkeit, Schwellung und Schmerzen bemerkbar. Bei den meisten Frauen verschwinden die Beschwerden erst mit Einsetzen der Menopause. Östrogendominanz scheint in diesem Zusammenhang die größte Ursache zu sein und sollte nicht außer acht gelassen werden (siehe auch 2. Punkt unten). Doch auch bösartige Knoten in der Brust, die hormongetrieben sind, sowie andere Krebsarten, die in hormonellen Zusammenhang stehen, scheinen von Koffeinkonsum beeinflusst zu werden. (Quelle) Verstoffwechselung von Östrogen wird gemindert Um Koffein in der Leber zu verstoffwechseln, brauchen wir das Enzym CYP1A2. Je nachdem wieviel von diesem Enzym hergestellt wird, kann der Körper Kaffee abtransportieren oder eben nicht. Getestet werden kann die Effizienz von dem Gen CYP1A2 und somit die Menge an Enzym mithilfe eines Gentests. Leider zeigt sich, dass nur ca. 10% der Bevölkerung große Mengen dieses Enzyms herstellen und damit in der Lage dazu sind Kaffee zu verarbeiten. Für uns Frauen ist dieses Wissen von zusätzlicher Wichtigkeit, weil dasselbe Gen auch für den Abtransport von bereits genutztem Östrogen zuständig ist. Das bedeutet, dass eine Frau mit hohem Kaffeekonsum möglicherweise einen Großteil ihres Enzyms im Stoffwechselprozess von Kaffee nutzt und einfach nicht ausreichende Mengen für den Abtransport von Östrogen hat. Dies führt dann natürlich zu einer Östrogendominanz, die bekannterweise viele Symptome hat und auch zu PCOS und Unfruchtbarkeit sowie Endometriose führen kann. Auch ist die Gefahr unter einer Koffeinvergiftung zu leiden, wesentlich größer, wenn dieses nicht regelmäßig und vollständig abtransportiert werden kann. Symptome einer Koffeinvergiftung können sein: - Zittern - Angststörungen -Durchfall - schneller, ungleichmäßiger Herzschlag - Kopfschmerzen - Konzentrationsschwierigkeiten - Schlafstörungen - Atemprobleme Die Gefahr von unerklärter Unfruchtbarkeit wird erhöht Unerfüllter Kinderwunsch und wiederholte Fehlgeburten stellen ein immer größer werdendes Problem dar. Leider wird allerdings selten darauf hingewiesen, dass Ernährung und Lebensstil einen entscheidenden Einfluss auf diese Bereiche hat! Im folgenden gebe ich dir einen kleinen Überblick auf Faktoren, die von Kaffee beeinflusst werden und dir helfen können aktiv an Verbesserung und Optimierung deiner Chancen zu arbeiten. - Trinken Männer und/oder Frauen 3 Tassen Kaffee täglich, oder mehr, wird das Risiko für Fehlgeburten um 74% erhöht. - Koffein wir in Zusammenhang mit reduzierter und unterdrückter Fruchtbarkeit gebracht was die Empfängniswahrscheinlichkeit drastisch verringert. - Die Gefahr eines frühen Abgangs ist höher wenn eine Frau in den frühsten Schwangerschaftswochen Kaffee konsumiert (während sie sich der Schwangerschaft noch nicht bewusst ist). - Die Chancen einer erfolgreichen IVF Behandlung sind geringer wenn der Mann 2 Tassen Kaffee am Tag oder mehr trinkt. - Wertvolle Nährstoffe, die essentiell sind für die Eisprungphase werden schneller verbraucht was zu einem Nährstoffmangel führen kann - Die Säure in Kaffee kann die Darmflora schädigen und damit hormonstörend wirken. Für hardcore Kaffeeaddicts ist das eine schreckliche Nachricht und kann zu einer kleinen Panickattacke führen! Was mache ich bloß ohne meinen Kaffee? Kann ich dann überhaupt noch funktionieren? Und dann kommt den meisten ein Gedanke: Was ist mit koffeinfreiem Kaffee? Gute Frage! Theoretisch ist koffeinfreier Kaffee die Lösung für alle Probleme, die ich oben erwähnt habe. Praktisch ist es leider aber nicht der Fall. Es werden verschiedene Prozesse genutzt um Koffein aus Kaffeebohnen zu entfernen: ein chemischer Prozess, der zum einen nicht den gesamten Koffeingehalt entfernen kann und zum anderen natürlich unnötige Chemikalien zusetzt, die den Körper belasten und häufig außerdem Hormondisruptoren sind. Der zweite Prozess ist auf Wasserbasis und daher wesentlich schonender und, wenn richtig durchgeführt, nicht weniger effektiv als der chemische Prozess. Doch ist auch in diesem Fall trotzdem noch ein Restgehalt vorhanden, der alle oben genannten Effekte haben kann. Wie streicht man Kaffee aus dem Alltag? Erst ist es sinnvoll zu evaluieren wie man am Besten mit solchen Situationen zurechtkommt und welche Methoden die größten Erfolgschancen bieten. Bist du jemand, der von heute auf morgen etwas lassen kann oder erhöht das die Gefahr für dich das Handtuch zu schmeißen und es nicht durchzuziehen? Wenn du der "ganz-oder-gar-nicht-Typ" bist, habe ich folgende Tipps für dich: - finde eine Kaffeealternative (Rooibos, Löwenzahnwurzeltee usw.) - Nutze den Energiebooster um den Körper bei der Entgiftung zu unterstützen - In den ersten Wochen ohne Kaffee können Entzugserscheinungen auftreten, denen man mit Magnesiumbädern und Natron entgegentreten kann Gehst du so einen großen Schritt lieber etwas langsamer an, empfehle ich dir folgendes: - upgrade deinen Kaffee! Das bedeutet, dein Kaffee ist von höchster Qualität, frisch geröstet und mit guten Alternativen gemacht (Milch=Kokosnussmilch; Zucker=flüssiger Stevia) - Nimm deinen Kaffee erst nach einer guten Mahlzeit um den Cortisolspiegel nicht künstlich hochzutreiben - Nicht mehr als eine Tasse am Tag!!! - Supplementiere deine Nährstoffe (besonders B Vitamine, Magnesium und Zink) Shownotes: Katis Show - VOM KINDERWUNSCH ZUR GESUNDE FAMILIEN kannst du außerdem hier finden: Apple Podcast Spotify Katis Show - VOM KINDERWUNSCH ZUR GESUNDE FAMILIEN bei Social Media: Facebook: Kati Siemens Nutrition Instagram: katis_siemens Blog: KINDERWUNSCH UND GESUNDE FAMILIEN Website: KS NUTRITION Academy: KS NUTRITION ACADEMY BONUS Hol dir den Zugang für unser Webinar IN 3 SCHRITTEN ZUR BESSEREN FRUCHTBARKEIT KOSTENLOS REGISTRIEREN

KS151: Wie Kaffee und Kakao deine Hormone beeinflusst----more---- Koffein, ähnlich wie viele andere Themen im Gesundheitsbereich, scheinen unglaublich viele gesundheitliche Vorteile zu haben. Unzählige Studien beweisen, dass es gewichtsreduzierende Vorteile hat, Herzgesundheit steigert, die Gefahr eines Schlaganfalls reduziert und vieles mehr...  Finden kann man Koffein in folgenden Produkten: Kaffee grüner Tee Matchatee Schokolade Kakao koffeeinierte Getränke (Energiedrinks) und Fitnessprodukte 3 Gründe warum Kaffee nichts ist für Frauen im reproduktiven Alter Allerdings werden die meisten dieser Studien an Männern durchgeführt und die Effekte auf Frauen im Reproduktiven Alter gehen schnell unter. Besonders folgende 3 Nebenwirkungen bei Frauen sind selten bekannt: Die Gefahr von Zysten in der Brust wird erhöht Frauen, die 1-2 Tassen Kaffee am Tag tranken, erhöhten das Risiko für fibrozystischen Brüsten um das 1.5fache2-4 Tassen täglich steigerten das Risiko um das 2.3fache. Dies wurde in einer Studie mit 634 Frauen, die an fribrozystischen Brüsten litten und 1066 Frauen für Vergleichswerte, festgestellt. (Quelle)Frauen, vor allem über 30 leiden unter fribrozystischen Brüsten, die zwar nicht gefährlich sind und harmlose Knoten in der Brust sind, doch zu Beschwerden wie Empfindlichkeit führen können. Besonders während dem Abfall und Steigerung von Hormonen wie Östrogen, macht sich Empfindlichkeit, Schwellung und Schmerzen bemerkbar. Bei den meisten Frauen verschwinden die Beschwerden erst mit Einsetzen der Menopause. Östrogendominanz scheint in diesem Zusammenhang die größte Ursache zu sein und sollte nicht außer acht gelassen werden (siehe auch 2. Punkt unten). Doch auch bösartige Knoten in der Brust, die hormongetrieben sind, sowie andere Krebsarten, die in hormonellen Zusammenhang stehen, scheinen von Koffeinkonsum beeinflusst zu werden. (Quelle) Verstoffwechselung von Östrogen wird gemindertUm Koffein in der Leber zu verstoffwechseln, brauchen wir das Enzym CYP1A2. Je nachdem wieviel von diesem Enzym hergestellt wird, kann der Körper Kaffee abtransportieren oder eben nicht. Getestet werden kann die Effizienz von dem Gen CYP1A2 und somit die Menge an Enzym mithilfe eines Gentests. Leider zeigt sich, dass nur ca. 10% der Bevölkerung große Mengen dieses Enzyms herstellen und damit in der Lage dazu sind Kaffee zu verarbeiten. Für uns Frauen ist dieses Wissen von zusätzlicher Wichtigkeit, weil dasselbe Gen auch für den Abtransport von bereits genutztem Östrogen zuständig ist. Das bedeutet, dass eine Frau mit hohem Kaffeekonsum möglicherweise einen Großteil ihres Enzyms im Stoffwechselprozess von Kaffee nutzt und einfach nicht ausreichende Mengen für den Abtransport von Östrogen hat. Dies führt dann natürlich zu einer Östrogendominanz, die bekannterweise viele Symptome hat und auch zu PCOS und Unfruchtbarkeit sowie Endometriose führen kann. Auch ist die Gefahr unter einer Koffeinvergiftung zu leiden, wesentlich größer, wenn dieses nicht regelmäßig und vollständig abtransportiert werden kann. Symptome einer Koffeinvergiftung können sein:- Zittern- Angststörungen-Durchfall- schneller, ungleichmäßiger Herzschlag- Kopfschmerzen- Konzentrationsschwierigkeiten- Schlafstörungen- Atemprobleme Die Gefahr von unerklärter Unfruchtbarkeit wird erhöhtUnerfüllter Kinderwunsch und wiederholte Fehlgeburten stellen ein immer größer werdendes Problem dar. Leider wird allerdings selten darauf hingewiesen, dass Ernährung und Lebensstil einen entscheidenden Einfluss auf diese Bereiche hat! Im folgenden gebe ich dir einen kleinen Überblick auf Faktoren, die von Kaffee beeinflusst werden und dir helfen können aktiv an Verbesserung und Optimierung deiner Chancen zu arbeiten. - Trinken Männer und/oder Frauen 3 Tassen Kaffee täglich, oder mehr, wird das Risiko für Fehlgeburten um 74% erhöht. - Koffein wir in Zusammenhang mit reduzierter und unterdrückter Fruchtbarkeit gebracht was die Empfängniswahrscheinlichkeit drastisch verringert.- Die Gefahr eines frühen Abgangs ist höher wenn eine Frau in den frühsten Schwangerschaftswochen Kaffee konsumiert (während sie sich der Schwangerschaft noch nicht bewusst ist). - Die Chancen einer erfolgreichen IVF Behandlung sind geringer wenn der Mann 2 Tassen Kaffee am Tag oder mehr trinkt. - Wertvolle Nährstoffe, die essentiell sind für die Eisprungphase werden schneller verbraucht was zu einem Nährstoffmangel führen kann- Die Säure in Kaffee kann die Darmflora schädigen und damit hormonstörend wirken.  Für hardcore Kaffeeaddicts ist das eine schreckliche Nachricht und kann zu einer kleinen Panickattacke führen! Was mache ich bloß ohne meinen Kaffee? Kann ich dann überhaupt noch funktionieren? Und dann kommt den meisten ein Gedanke: Was ist mit koffeinfreiem Kaffee?Gute Frage! Theoretisch ist koffeinfreier Kaffee die Lösung für alle Probleme, die ich oben erwähnt habe. Praktisch ist es leider aber nicht der Fall. Es werden verschiedene Prozesse genutzt um Koffein aus Kaffeebohnen zu entfernen: ein chemischer Prozess, der zum einen nicht den gesamten Koffeingehalt entfernen kann und zum anderen natürlich unnötige Chemikalien zusetzt, die den Körper belasten und häufig außerdem Hormondisruptoren sind. Der zweite Prozess ist auf Wasserbasis und daher wesentlich schonender und, wenn richtig durchgeführt, nicht weniger effektiv als der chemische Prozess. Doch ist auch in diesem Fall trotzdem noch ein Restgehalt vorhanden, der alle oben genannten Effekte haben kann.  Wie streicht man Kaffee aus dem Alltag? Erst ist es sinnvoll zu evaluieren wie man am Besten mit solchen Situationen zurechtkommt und welche Methoden die größten Erfolgschancen bieten. Bist du jemand, der von heute auf morgen etwas lassen kann oder erhöht das die Gefahr für dich das Handtuch zu schmeißen und es nicht durchzuziehen? Wenn du der "ganz-oder-gar-nicht-Typ" bist, habe ich folgende Tipps für dich:- finde eine Kaffeealternative (Rooibos, Löwenzahnwurzeltee usw.)- Nutze den Energiebooster um den Körper bei der Entgiftung zu unterstützen- In den ersten Wochen ohne Kaffee können Entzugserscheinungen auftreten, denen man mit Magnesiumbädern und Natron entgegentreten kann Gehst du so einen großen Schritt lieber etwas langsamer an, empfehle ich dir folgendes:- upgrade deinen Kaffee! Das bedeutet, dein Kaffee ist von höchster Qualität, frisch geröstet und mit guten Alternativen gemacht (Milch=Kokosnussmilch; Zucker=flüssiger Stevia)- Nimm deinen Kaffee erst nach einer guten Mahlzeit um den Cortisolspiegel nicht künstlich hochzutreiben- Nicht mehr als eine Tasse am Tag!!!- Supplementiere deine Nährstoffe (besonders B Vitamine, Magnesium und Zink) Shownotes: Katis Show - VOM KINDERWUNSCH ZUR GESUNDE FAMILIEN kannst du außerdem hier finden:Apple PodcastSpotify   Katis Show - VOM KINDERWUNSCH ZUR GESUNDE FAMILIEN bei Social Media:Facebook: Kati Siemens NutritionInstagram: katis_siemensBlog: KINDERWUNSCH UND GESUNDE FAMILIENWebsite: KS NUTRITIONAcademy: KS NUTRITION ACADEMY BONUS Hol dir den Zugang für unser Webinar IN 3 SCHRITTEN ZUR BESSEREN FRUCHTBARKEIT KOSTENLOS REGISTRIEREN

Bei einer Histaminintoleranz löst ein Zuviel an Histamin Symptome aus, die denen einer Allergie ähneln. Dr. Elke Jaspers stellt die verschiedenen Quellen des Histamins vor, die zu einer übermäßigen Histamin-Belastung führen können. Dazu zählt zum Beispiel Stress, weil er die Mastzellen zur Histaminfreisetzung veranlassen kann. Bestimmte Lebensmittel können ebenfalls eine Freisetzung bewirken, zum Teil enthalten sie aber auch selbst viel Histamin. Ein weiterer Grund für einen Histamin-Stau im Körper kann eine eingeschränkte Funktion des abbauenden Enzyms sein.

 Akne - was die Ursachen sind und wie man es langfristig verbessern kann! Akne ist ein großes Thema, denn es betrifft nicht nur die Haut, sondern führt auch dazu, dass man sich unsicher und minderwertig fühlt. Akne ist einer der Gründe, weshalb die Kosmetikindustrie sprießt - während es auch die Pickel machen... Da sehr viele von uns mehr oder weniger davon betroffen sind, wollte ich es gerne ansprechen und euch erzählen warum ich selbst gerade erst von einem großen Schub eingeholt wurde und was genau die Gründe dafür sind. Außerdem erzähle ich euch auch wie genau ich meine Haut unterstütze damit sie schnell wieder in Ordnung kommt und ich mich nicht mehr unter einer Make-up Schicht verstecken muss... Erst einmal Grundsätzliches:Grundsätzlich bildet sich Akne hauptsächlich im Gesicht, am Rücken und an der Brust. Der Grund dafür ist, dass diese Bereiche die größte Anzahl an Talgdrüsen haben. Talgdrüsen sorgen dafür, dass eine Mischung aus Ölen und Waxen die Haut versorgt und damit Wasserverlust reduziert, bzw. verhindert. Nicht entzündliche Akne: Mitesser – weiße und schwarze MitesserDiese sind mehr oder weniger einfach eine Verschmutzung der Talgdrüse und der Anfang von dem, was man als Pickel kennt. Mitesser entzünden sich nicht, da der Zellverschluss nicht vollständig ist und sich daher die Flüssigkeit nicht staut sondern ablaufen kann. Entzündliche Akne: Pickel Diese entwickeln sich aus dem Mitesser, nur das die Talgdrüse im Fall des Pickels verstopft ist und sich daher entzündet. Der betroffene Bereich besteht vielmehr aus der Talgdrüse, der Haarwurzel, dem Haarkanal und der Hautpore. Da die Entzündungsflüssigkeit nicht ablaufen kann, staut sie sich und die Entzündung verursacht Rötung und oft leichte Schwellung. Fisteln und Zysten Sitzen tief unter der Hautoberfläche und können das umliegende Gewebe schädigen was dann zu Narbenbildung führen kann. Ähnlich wie bei dem normalen Pickel bildet sich auch hier Entzündungsflüssigkeit, die den Talggang verstopft und zu Schmerzen und Rötung führt. In diesem Fall ist es häufig sehr schwierig den Flüssigkeitsstau zu entlasten und je mehr man daran herumdrückt, desto schlimmer wird es.   Ursachen: Hormonstörungen und Hormonschwankungen Personen mit stärkerer Akne haben einen höheren Anteil des Enzyms 5-Alpha-Reduktase. Dieses wandelt Testosteron (das männliche Geschlechtshormon) in eine mehr aktive Form um, die DHT genannt wird. Dies widerum führt dazu, dass die Produktion der Talgdrüsen gesteigert wird und zu einer schnellen Verstopfung führt. Das ist der Grund dafür, dass Hormonschwankungen und -störungen zu Akne führen. Ernährung Viele verschiedene Nahrungsmittel fördern Entzündungen und fördern Akne daher. Milch ist einer dieser Entzündungsfaktoren. In Folge #16 spreche ich etwas mehr über Milch und dessen Einfluss auf die Gesundheit. Es enthält wachstumsfördernde Hormone und steigert den Insulinspiegel – beides macht Akne schlimmer.   Auch ein erhöhter Blutzuckerspiegel scheint Akne zu verstärken und wirkt entzündungsfördernt. Dies ist der Fall wenn Fruchtzucker, Fabrikzucker, Weißmehlprodukte und Milch konsumiert werden.   Schlechte Darmgesundheit Schon 1940 vermuteten John H. Stokes und Donald M. Pillsbury, das Störungen des Verdauungstrakts einen Zusammenhang mit Hautproblemen, Depressionen und Angstzuständen haben. Damals wurde diese Annahme abgetan, wird aber heute immer klarer gesehen. Darmgesundheit und Darmflora hat einen entscheidenden Einfluss auf die Allgemeingesundheit und viele Störungen dieses Systems machen sich in Form von Akne bemerkbar. Stress, zu wenig Schlaf Stress hat nachgewiesenermaßen einen starken Effekt auf das Verdauungssystem und damit auch auf die Nährstoffaufnahme im Darm. Verminderter Schlaf hindert nicht nur Entgiftungsprozesse, sondern stört außerdem die Hormonproduktion erheblich. Beides kann damit einen großen Einfluss auf die Haut haben.   Behandlung: Konventionelle Behandlung Antibiotische, meist, orale Behandlung Das Ziel hierbei ist die Entfernung des Bakteriums Propionibacterium acnes, welches sich bei einer entzündlichen Akne stark vermehrt. Leider verursacht die Einnahme von Antibiotika eine generelle Immunschwäche und stört die Darmflora erheblich, was, wie vorher besprochen, nicht wirklich förderlich ist. Retin A Creme Diese Creme wird nur in sehr schweren Fällen in Erwägung gezogen und wurde mir selbst auch einmal angeboten. Glücklicherweise war ich intuitiv davon abgeneigt meine Haut mit dieser Creme auszutrocken und praktisch zu verbrennen um eine neue Hautschicht zu bilden. Die Nebenwirkungen dieser Creme können massiv sein und deshalb sollte diese Behandlung nicht zu schnell angewandt werden! Alternative Behandlung Ernährung Wie vorher schon erwähnt, spielt die Ernährung eine entscheidende Rolle um Hautprobleme auszulösen. Genauso, kann man Ernährung aber auch nutzen um gerade diese Hautprobleme zu behandeln.   Natürlich ist jeder Fall ganz individuell, doch macht es Sinn bestimmte Anteile der Standarternährung zu streichen: - Zucker - Weißmehlprodukte - Kuhmilchprodukte - Obst (zumindest für ein paar Wochen)   Besonders bei jemandem, wie z.B. mir, die leicht zu Hormonstörungen neigt, macht es einen sehr großen Unterschied im Hautbild wenn ich immer wieder Ausnahmen mache. Wenn du auch dazu neigst, musst du wohl, oder übel sehr strickt mit deiner Ernährung sein und dir am Besten etwas Hilfe bei der Umsetzung holen.   Die Entfernung der vorher aufgezählten Nahrungsmittel bedeutet auch eine starke Entlastung für den Darm und hilft bei der Heilung des Darms und fördert damit auch die Nährstoffaufnahme. Kräutertees um Bakterien zu reduzieren Nährstoffergänzung Bestimmte Vitamine, Mineralien und Fette unterstützen die Haut, den Darm und die Zellheilung. Außerdem haben sie enzündungshemmende Wirkungen und sorgen damit für ein wesentlich gesünderes Hautbild. Zu den Nahrungsergänzungsmittel, die ich gerne nutze, sind folgende: - Vitamin A - Vitamin C - Zink - MSM - Vitamin D3 - Fischöl - Probiotische Ergänzung Alle Ergänzungsmittel kannst du in meinen Empfehlungen bestellen. Mengenangabe bitte mit Berater, bzw. Behandler besprechen! Oberflächliche Behandlung Sanfte Reinigung Viele Reinigungsmittel aus dem Drogeriemarkt haben schädliche und agressive Inhaltsstoffe, die die Haut zusätzlich belasten. Besser sind schonende Mittel, wie z.B. Kokosnussöl zum abschminken oder natürliche, schonende Alternativen Toning Apfelessig ist ein hervorragender Toner. Einfach mit einem Wattepad die Haut mit Bio-Apfelessig (unerhitzt, mit der „Mutter“) behandeln. Damit tötet man schädliche Bakterien ab und stellt die natürliche Hautflora durch hilfreiche Bakterien wieder her. Sanftes Peeling Regelmäßiges Peeling entfernt abgestorbene Hautzellen, die Porenausgänge verstopfen und damit Akne verstärken können. Natron eignet sich als neutralisierendes Peeling und enthält keine schädlichen Zusatzstoffe. Einfach das Gesicht anfeuchten, Natronpulver auftragen und mit sanften Kreisbewegungen Hautschüppchen entfernen. Feuchtigkeitspflege Genauso wie bei Reinigungsmitteln, gibt es auch bei Feuchtigkeitspflege viele schädliche Produkte, die vermieden werden sollten. Eine gute Alternative ist auch hier Kokosnussöl.   Wenn man da etwas mehr für die Haut tun möchte, kann man natürlich auch folgende Feuchtigkeitspflege selbst herstellen:   2 EL Aloe Vera Gel 1 EL Kokosnussöl 1 TL Hagebuttenöl 5 Tropfen Ätherisches Öl: Teebaumöl 5 Tropfen Ätherisches Öl: Lavendel   Natürliche Behandlung von betroffenen Stellen Wenn man merkt, dass ein Pickel im Anmarsch ist, hilft es häufig ungemein einen winzig kleinen Tropfen Teebaumöl darauf zu geben um die Bakterien zu bekämpfen und die Entzündung zu reduzieren.   Sonstige Tipps Vermeide zuviel Sonne Sonne ist ein Stressor für die Haut und ist nicht förderlich wenn die Haut sowieso empfindlich ist. Deshalb Sonnenbaden auf die Zeit verschieben in der die Haut wieder freundlicher drein schaut. Folgen von Antibiotikaeinnahme: https://katisiemens.com/de/probiotish/Zucker und die Auswirkungen auf den Körper: https://katisiemens.com/de/zucker/Milch - ist es nun gut oder schlecht?: https://katisiemens.com/de/5-gruende-gegen-milch/   Shownotes: Katis Show- KINDERWUNSCH UND GESUNDE FAMILIEN kannst du außerdem hier finden:Apple PodcastSpotify Katis Show - KINDERWUNSCH UND GESUNDE FAMILIEN bei Social Media:Facebook: Kati Siemens NutritionInstagram: katis_siemensBlog: KINDERWUNSCH UND GESUNDE FAMILIENWebsite: KS NUTRITIONAcademy: KS NUTRITION ACADEMY BONUS Nutze hier dein Starterpacket um erste Schritte zur Fruchtbarkeitsverbessertung zu wagen! Jetzt kostenlos, statt 149 €   JETZT ANMELDEN

IP-Adressen: Letzter IPv4-Block Europas geht zur Neige Europa gehen die IPv4-Adressen aus. Der letzte Europa zugeteilte Block von 16,7 Millionen Adressen ist praktisch weg. Mit Stand vom Dienstag sind davon nur noch rund 40.000 Adressen verfügbar. Das geht aus einer am Donnerstag von der europäischen IP-Adressverwaltung veröffentlichten Statistik hervor. Anderswo sieht es nicht besser aus; lediglich in Afrika gibt es noch einen kleinen Vorrat. Fabriken kehren aus China zurück Mit der Automatisierung gerät China als Billigstandort ins Hintertreffen: Immer mehr Firmen verlagern ihre Produktion zurück nach Deutschland – darunter der Modelleisenbahn-Hersteller Märklin, wie Recherchen der Zeitschrift Technology Review bestätigen. Die wichtigsten Gründe sind laut Steffen Kinkel von der Hochschule Karlsruhe: Einbußen an der Flexibilität und Lieferfähigkeit sowie Qualitätsprobleme. „Betriebe, die bei der Digitalisierung fortgeschritten sind, verlagern häufiger Teile ihrer Produktion wieder an den deutschen Standort zurück“, meint Kinkel. Microsoft Office 2019 ohne OneNote Microsoft hat offiziell bestätigt, dass die nächste Version von Microsoft Office, die im September erscheint, kein OneNote mehr enthalten wird. OneNote-Nutzer sollen stattdessen auf die mit Windows 10 installierte UWP-Version der Notizbuch-App zurückgreifen. Die 2016er Version soll allerdings weiterhin verfügbar bleiben. Verbessertes Bakterien-Enzym verdaut Plastikflaschen Vor zwei Jahren entdeckten japanische Forscher mutierte Bakterien, die sich von Plastikflaschen ernähren. Ein interessanter Ansatz gegen zunehmende Umweltverschmutzung etwa durch Einwegflaschen, allerdings arbeitet das Enzym zu langsam für den industriellen Einsatz. Jetzt haben britische und US-Wissenschaftler eine optimierte Enzymvariante gefunden, die Plastikflaschen um ein Vielfaches schneller zersetzt. Diese und alle weiteren aktuellen Nachrichten finden sie auf heise.de

Mit Differentialgleichungsmodellen werden oft zeitliche und/oder räumliche Prozesse modelliert, beispielsweise auch enzymatisch katalysierte Reaktionen. Anna Osberghaus schildert im Gespräch mit Gudrun Thäter, wie sie in ihrer Diplomarbeit mit Hilfe von Modelldiskriminierung unter den möglichen Reaktionswegen eines bestimmten Enzyms den wahrscheinlichsten bestimmt hat und danach mittels optimaler Versuchsplanung Experimente entworfen hat, die die Entscheidung für einen bestimmten Reaktionsweg in Zukunft vereinfachen sollten. Nebenbei schildert sie humorvoll und ehrlich ihren Werdegang von einer an "echten Daten" interessierten Mathematikstudentin zum PostDoc im Ingenieurwesen. Literatur und Zusatzinformationen A. Osberghaus (geb. Siudak), E. von Lieres, C. Müller: Estimation, model discrimination, and experimental design for implicitly given nonlinear models of enzyme catalyzed chemical reactions., Mathematica Slovaca, 59(5),593-610, 2009. A. Osberghaus (geb. Siudak): Robuste Parameterschätzung, Modelldiskriminierung und optimale Versuchsplanung am Beispiel von In-vitro-Datensätzen zur Benzaldehydlyase, Diplomarbeit an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, 2007. A. Pázman: Nonlinear Statistical Models, Mathematics and its Applications, Kluwer, Dordrecht, 1993. A.C. Atkinson, A.N. Donev: Optimum Experimental Designs, Oxford Statistical Science Series, Oxford University Press, Oxford, 1992.

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass LCHF-Diäten zu einer dem Fettgehalt in der LCHF-Diät proportional geringeren Gewichtszunahme der Ratten führten. Jedoch geschah dies auf Kosten der fettfreien Masse, denn die Fettmasse war in den LCHF-Diäten sogar höher als in der Kontrollgruppe. Als ursächlicher Mechanismus für die geringere Gewichtszunahme scheiden dr von Atkins propagierte erhöhte Grundumsatz und der Verlust von Energie durch Ketonkörper via Urin aus. Denn Ketose wird nur dann von LCHF-Diäten ausgelöst, wenn der Fettgehalt hoch und der Proteingehalt niedrig ist. Entgegen den Erwartungen wurden Schlüsselenzyme der Glukoneogenese in der Leber nicht hinauf- sondern herunterreguliert. Warum dies so war, ist unbekannt, jedoch könnte die mittels Sudan®-III-Rot-Färbung von Leberschnitten nachgewiesene hepatische Verfettung zu einer Beeinträchtigung der Leberfunktion geführt haben. Auch die Niere schien keine zentrale Rolle für die Glukoseerzeugung zu spielen. Die Ursache der extrem erhöhten mRNA-Expression von PEP-CK im Duodenum (Faktor 8 bis 13) könnte durch eine erhöhte Verwendung des Enzyms in der Glyceroneogenese erklärt werden. Die Ergebnisse sprechen nicht dafür, dass LCHF-Diäten die Glukoneogenese auf Expressionsebene beeinflussen. Die mRNA-Expression der Glukosetransporter Glut-2 und Glut-4 wurden in der Leber und im Muskel nicht von LCHFDiäten beeinflusst. Jedoch scheinen LCHF-Diäten zu einer Herunterregulierung von Glut-2 im Duodenum zu führen. Im oralen Glukosetoleranztest konnte bei den LCHF-Diätgruppen, trotz positiver Insulinsensitivität laut dem oft in anderen Tierstudien verwendeten HOMA-Index,eine Insulinresistenz nachgewiesen werden. Dies bestätigt Studien, die die Validität des - eigentlich für Menschen entwickelten - HOMA-Index für Tiermodelle in Frage stellen. Ob die Insulinresistenz durch eine Beeinträchtigung des Inkretineffekts, der zu hohen Fettmasse, der Leberverfettung oder durch eine reversible Anpassung des Körpers auf die fehlende Nahrungsglukose ausgelöst wurde, konnte aber im Rahmen dieser Arbeit nicht geklärt werden. Die Ergebnisse im Rattenmodell legen nah, dass LCHF-Diäten zwar zu Gewichtsverlust führen, jedoch keine positiven Effekte auf die Körperzusammensetzung und die Glukosetoleranz haben und deshalb nicht als Diät empfohlen werden können.

Phytosterole, die Sterole von Pflanzen, unterscheiden sich von Cholesterol nur durch eine Alkylsubstitution an C24 und eventuell eine Doppelbindung in der Sterol-seitenkette. Trotz vergleichbarer Zufuhr von 200 - 600 mg/d und der großen strukturellen Ähnlichkeit werden von Phytosterolen nur 0,6 - 7%, von Cholesterol jedoch etwa 60% systemisch absorbiert. Phytosterole senken in hohen Dosen (> 2g/d) die Cholesterolabsorption um etwa 30% und die LDL-Cholesterol-Spiegel um bis zu 15% und werden deshalb zunehmend in „funktionellen Lebensmitteln“ vermarktet. Als Mechanismus wurde lange eine rein luminale, physico-chemische Interferenz mit der mizellären Emulgierung von Cholesterol postuliert. Spätestens seit der molekularen Aufklärung der Phytosterolspeicherkrankheit Sitosterolämie als dysfunktionelle Mutationen der apikalen Steroltansportproteine ABCG5/G8 stand fest, dass Phytosterole sehr wohl in Enterozyten aufgenommen, aber durch ABCG5/G8 effektiv ins Darmlumen resezerniert werden. Da ABCG5/8 auch Cholesterol transportieren kann, blieb die intestinale Sterol-Selektivität und -Interaktion weiterhin unklar. In allen Zellen wird ein Cholesterolüberschuss über bestimmte Oxycholesterole signalisiert, die den nukleären Transkriptionsfaktor LXRα aktivieren und so u.a. die Expression des zellulären Cholesterolexporters ABCA1 stimulieren. Dies ließ eine Rolle von Oxycholesterolen oder analogen regulatorischen Oxyphytosterolen bei der enterozytären Sterol-Interaktion und -Selektivität vermuten. Deshalb wurde am humanen Enterozytenmodell Caco-2 das Handling und die Metabolisierung von Phytosterolen und Cholesterol allein und in Kombination verglichen. Sitosterol wurde eindeutig, wenn auch langsamer als Cholesterol, von Enteroyzten akkumuliert, reduzierte aber bei Kombination die Cholesterolabsorption. Dies war teilweise durch Hemmung der apikalen Aufnahme, aber überwiegend der basolateralen Cholesterolsekretion bedingt, unabhängig von der Mizellenbildung, und nicht durch Sättigung einer limitierten Transportkapazität erklärbar. Im humanen Enterozyten und vergleichend in Hepatozyten und Makrophagen wurde deshalb nach potentiell regulatorischen Oxysterolen gesucht. Aus allen Sterolen wurden in diesen Zellen nur die 27-Hydroxy- und 27-Carboxy-Metaboliten gebildet, andere LXR-agonistische Oxysterole waren nicht nachweisbar. Der Umsatz war für Sitosterol und Campesterol abhängig von der Länge der C24-Alkylsubstitution deutlich geringer als für Cholesterol. In Ko-Inkubationen hemmten Phytosterole konzentrations- und C24-alkyl-abhängig die Bildung von 27-OH-Cholesterol. Diese kompetitive Hemmung und die geringe 27-Hydroxylierung von Phytosterolen selbst wurde auch in Präparationen des katalysierenden Enzyms, der an der inneren Mitochondrienwand lokalisierten Cytochrom P450 Oxidase CYP27, direkt gezeigt. Die Bioaktivität der 27-OH-Sterole als LXRα-Agonisten wurde direkt im LXRE-Transaktivierungs-Assay nachgewiesen und die stimulierte Expression von CYP27 und des in Enterozyten nur basolateral lokalisierten Cholesteroltransporters ABCA1 gezeigt. Dementsprechend steigerte 27-OH-Cholesterol auch selektiv die basolaterale, systemische Cholesterolsekretion, während der apikal exprimierte Sterolexporter ABCG8 und die apikale Sterolresekretion unverändert blieben. Umgekehrt hob in Ko- Inkubationen mit Phytosterolen die exogene Substitution eines synthetischen LXRα- Agonisten als Ersatz für das reduzierte endogene 27-OH-Cholesterol die Hemmung der Cholesterolabsorption durch Phytosterole komplett auf und überfuhr die Sterolselektivität. Auch in Tracer-Experimenten mit nanomolaren Phytosterol- und Cholesterolkonzentrationen, die die Aktivierung von LXRα nicht beeinflussen können, konnte keine direkte Sterolselektivität der ABCG5/8 und ABCA1-Transporter nachgewiesen werden. Neben physico-chemischen mizellären Effekten und der allenfalls limitierten direkten Cholesterolpräferenz der Steroltransporter NPC1L1, ABCG5/G8 und ABCA1 wurde für ACAT2, die apikal einströmendes Cholesterol zu >35% verestert und in die ApoBabhängige basolaterale Chylomikronensekretion einschleust, bereits eine relative Sterolselektivität beschrieben. Bei den eigenen Untersuchungen wurde ein neuer Mechanismus auf der regulatorischen Ebene der LXRα-Aktivierung im Enterozyten gefunden: Im Zentrum steht die kompetitive Hemmung des „Cholesterol-Sensors“ CYP27 durch Phytosterole und die nur geringe 27-Hydroxylierung der Phytosterole selbst. Dadurch wird bei gleichzeitigem Einstrom von Phytosterolen und Cholesterol in Enterozyten die Bildung des dominierenden LXRα-Agonisten 27-OH-Cholesterol verhindert. Normaler-weise vermittelt dies über LXR-Aktivierung und Induktion von CYP27, LXRα und ABCA1 eine selbstinduzierbare Komponente der Cholesterolabsorption auf dem ApoA-abhängigen Weg. Der lokale LXRα-Antagonismus von Phytosterolen blockt diese Selbstbahnung, lenkt Cholesterol vermehrt um zur luminalen Resekretion durch die konstitutiv apikal exprimierten ABCG5/8 und trägt auch zur Sterolselektivität bei. In peripheren Makrophagen könnten Phytosterole über Hemmung von CYP27, LXRα und ABCA1 durch Sterol-„Trapping“ die frühe Atherosklerose trotz eher niedriger Cholesterolspiegel bei Sitosterolämie erklären. Ob auch bei ABCG5/G8-Gesunden die unter pharmakologischen Phytosteroldosen erhöhten Plasmaspiegel langfristig zur Phytosterol- und paradoxen Cholesterol-Akkumulation in peripheren Zellen führen können, ist gegenwärtig unklar.

Cysteinproteasen, zu denen zahlreiche Cathepsine zählen, spielen eine wichtige Rolle in (patho)physiologischen Prozessen, die mit Gewebedestruktion verbunden sind. In diesem Kontext wurden vor allem Cathepsin B extrazelluläre Funktionen bei der Tumorinvasion und -metastasierung zugeschrieben. Es häufen sich jedoch Hinweise darauf, dass auch Cathepsin X an invasiven Vorgängen beteiligt ist. Cathepsin X wird unter anderem in Zellen der Immunabwehr sowie in maligne entarteten Organzellen stark exprimiert. Eine erhöhte Expression des Enzyms wurde vor allem beim Prostatakarzinom beschrieben. Zu Beginn dieser Arbeit war jedoch wenig über die Mecha-nismen bekannt, die für diese Überexpression verantwortlich ist. Durch Stimulationsversuche konnte in einem Prostatakarzinom-Zellmodell (LNCaP) gezeigt werden, dass weder das Androgen Testosteron, welches essentiell für die Entwicklung eines Prostatakarzinoms ist, noch Proteine der extrazellulären Matrix (EZM) in der Lage sind, die intra- und extrazelluläre (Pro)Cathepsin X-Konzentration zu steigern. Ob Cathepsin X bei der Tumorinvasion eine maßgebliche Rolle spielt, war zu Beginn der vor-liegenden Arbeit ebenfalls weitgehend unbekannt. Deshalb wurde die Protease unter Anwen-dung der siRNA-Technik in Prostatakarzinomzellen (PC-3) herunter reguliert und die Zellen im Anschluss auf ihr Invasionsvermögen analysiert. Dabei konnte nach Niederregulation von (Pro)Cathepsin X eine signifikant verminderte Invasivität der Zellen beobachtet werden. Da dieses Enzym nur Carboxypeptidase-Aktivität besitzt, muss eine Beinflussung der Zellinvasivität durch direkte Degradation der EZM allerdings ausgeschlossen werden. Eine mögliche Wirkweise wäre, dass Procathepsin X über dessen RGD-Sequenz an Zelloberflächenrezeptoren bindet und durch Aktivierung von Signaltransduktionswegen die Invasionsfähigkeit der Zellen beeinflusst. In Versuchen mit humanem Plasma und konditio-niertem Zellmedium konnte gezeigt werden, dass Procathepsin X extrazellulär vorkommt und somit theoretisch RGD-abhängig an Adhäsionsmoleküle vom Integrin-Typ binden kann. Im Verlauf dieser Arbeit mehrten sich auch Hinweise darauf, dass Procathepsin X in der Lage ist an EZM- und Plasmaproteine zu binden. Experimente mit rekombinanten Komponenten zeigten eine eindeutige Interaktion mit dem EZM-Protein Fibronektin. Zudem scheint Pro-cathepsin X mit dem Serpin α1-Antitrypsin einen SDS-stabilen Komplex zu bilden. Die ent-sprechenden Bindungsstellen müssen in weiteren Versuchen identifiziert sowie die bio-logische Bedeutung dieser Interaktionen ermittelt werden.

Die Stoffwechselkrankheit Morbus Pompe ist eine seltene autosomal-rezessiv vererbte, multisystemische lysosomale Speichererkrankung. Ursächlich für die Krankheit sind Mutationen im Gen GAA (Chromosom 17), das für das Enzym saure α-Glukosidase kodiert. Dieses Enzym setzt normalerweise Glukose aus Glykogen in Lysosomen frei. Ein Mangel dieses Enzyms, das bei Gesunden in allen Geweben aktiv ist, führt zu Strukturveränderungen in Muskulatur, Leber, Herzmuskel, Gefäßsystem und Nervensystem und damit zu einem breiten und heterogenen Spektrum an klinischen Symptomen. Die schwere juvenile Verlaufsform mit hypertropher Kardiomyopathie und ausgeprägter Muskelschwäche führt in den ersten beiden Lebensjahren zum Tod, die mildere adulte Form beginnt erst im Erwachsenenalter und führt zu progredienter Muskelschwäche und respiratorischer Insuffizienz. Die verschiedenen Verläufe sind abhängig von der verbleibenden Enzymaktivität. Unbehandelt verläuft die Erkrankung progredient in unterschiedlicher Schnelligkeit und Ausprägung. Seit 2006 kann der Morbus Pompe durch eine Enzymersatztherapie mit Alglucosidase-alfa behandelt werden. In einer offenen klinischen nicht-verblindeten Beobachtungsstudie wurde an 7 deutschen Zentren die Wirksamkeit und Verträglichkeit dieser Enzymersatztherapie über einen Zeitraum von drei Jahren untersucht. An der Studie teilgenommen haben 38 adulte gesichterte Morbus Pompe Patienten mit variabler Ausprägung der Krankheit. Zur Verifizierung der Therapieauswirkung wurden die Patienten vor und nach jeweils 12 Monaten Enzymersatztherapie je 11 Untersuchungen unterzogen, die aus Muskelfunktions- und Kraftmessungen sowie Lungenfunktion, Serum-Kreatininkinase-Messung, einem Fragebogen zur Erfassung der Lebensqualität, einem Schmerzfragebogen und einer Bestimmung der Antikörpertiter bestanden. Bei den meisten Tests zeigten sich keine signifikanten Veränderungen im Verlauf der drei Jahre. Ausnahmen waren der 6-Minuten Geh-Test, der SF36 und die Serum-Kreatinkinase. Mit länger dauernder Therapie entwickeln nahezu alle Patienten Antikörper gegen das therapeutische Enzym, trotzdem zeigen die wenigsten anaphylaktische Reaktionen. Die klinischen Testergebnisse aus dieser 3-Jahres-Studie sowie auch die Ergebnisse anderer Studien deuten insgesamt auf eine Stabilisierung der neuromuskulären Funktion mit milden funktionellen Verbesserungen hin. Da der natürliche Verlauf progredient ist, ist eine Stabilisierung mit teilweiser Tendenz zur Verbesserung für die Patienten ein Therapieerfolg. Da diese Therapie lebenslang durchgeführt werden muss, sind weitere Studien über einen längeren Verlaufszeitraum nötig.

Hintergrund: Die Glykogenose Typ II (Morbus Pompe) vom adulten Typ ist eine autosomal rezessiv vererbte, progressive, lysosomale Glykogenspeicherkrankheit, die durch den Mangel des lysosomalen Enzyms saure α-1,4-Glukosidase, durch Mutationen im Gen für dieses Enzym verursacht, geprägt ist. Klinisch ist sie charakterisiert durch eine Schwäche und Atrophie der Skelett- und Atemmuskulatur, resultierend in motorischer, v.a. Gehschwäche bis Rollstuhlpflichtigkeit und respiratorischer Einschränkung bis Insuffizienz. 2006 wurde das rekombinante humane Enzym alglucosidose alfa der Firma Genzyme zur Enzymersatztherapie (EET) für alle Formen des Morbus Pompe zugelassen. Methoden: In einer multizentrischen, offenen klinischen Beobachtungsstudie wurde die Wirksamkeit und Verträglichkeit der EET mit alglucosidase alfa in einem Patientenkollektiv von 44 adulten Morbus Pompe Patienten mit variablen Krankheitsausprägungen untersucht. Die zehn Untersuchungen bestanden aus einem Arm Function Test (AFT), dem Walton Gardner Medwin Scale (WGMS), den vier Timed Funktion Tests 10 Meter gehen, 4 Stufen Steigen, 6 Minuten Gehen und Aufstehen aus dem Liegen, der Erfassung des MRC-Summenscores, der Messung der Vitalkapazität in der Lungenfunktion, der Messung des CK-Serumlevels sowie dem selbstauszufüllenden Fragenbogen SF-36. Alle diese Tests wurden vor Beginn der EET sowie alle drei Monate und nach Abschluss eines Jahres der Therapie durchgeführt. Ergebnisse: Unter der EET kam es bei ca. 10 % der Patienten zu geringeren allergischen Reaktionen, die erfolgreich mit Antihistaminika und Kortikosteroiden behandelt werden konnten. Es traten keine schwerwiegenden Nebenwirkungen auf. Kein Patient brach die Therapie ab, kein Patient verstarb und kein Patient wurde neu beatmungspflichtig. Bei den meisten Tests zeigten sich keine signifikanten Veränderungen nach einem Jahr EET im Vergleich zur Anfangszeitpunkt. Ausnahmen waren das CK-Serumlevel, das sich signifikant in der Gesamtgruppe sowie besonders in der Untergruppe der Frauen verringerte, sowie die beiden Timed Funktion Tests Aufstehen aus dem Liegen und 6 Minuten Gehen, bei denen sich signifikant die Zeit verringerte bzw. die Gehstrecke verlängerte. Letzteres traf besonders auf eine Untergruppe von fünf gehfähigen Patienten zu, die während der EET auf einem Fahrradergometer trainierten. Fazit: Alglucosidase alfa stellt sich bisher als sichere Therapie für Patienten mit Glykogenose Typ II vom adulten Typ dar. Die klinischen Testergebnisse aus dieser 1-Jahres-Studie sowie aus anderen Studien deuten auf eine Stabilisierung der neuromuskulären Funktion mit milden funktionellen Verbesserungen, v.a. unter begleitendem Training, hin [Angelini et al., 2009; Van der Ploeg et al., 2010; Bembi et al., 2010]. Trotz der hohen Jahrestherapiekosten von ca. 500.000,- EUR sollte die EET bei Patienten mit gesicherter Glykogenose Typ II daher fortgeführt werden. Ausblick: In weiteren, länger angelegten Studien sind die langfristige Verträglichkeit sowie klinische Wirksamkeit über einen längeren Zeitraum als ein bis zwei Jahre hinaus zu untersuchen. Außerdem ist die Rolle der Ernährung sowie des körperlichen Trainings unter EET bisher nicht bekannt. Ausblickend werden schließlich neue Therapieformen wie Chaperon-Therapie oder Gentherapie erforscht.

Die γ-Sekretase ist eine in essentieller Weise an der Produktion des Amyloid-β-Peptids beteiligte Aspartylprotease, welches durch proteolytische Spaltung des Amyloid-Vorläufer-Proteins (Amyloid Precursor Protein, APP) entsteht. Amyloid-β stellt die Hauptkomponente der amyloiden Plaques im Gehirn von Alzheimer-Patienten dar und spielt bei der Entstehung der Alzheimer-Demenz eine entscheidende Rolle. Die γ-Sekretase ist ein Proteinkomplex, für dessen Funktionalität die vier Komponenten Presenilin (PS), Nicastrin (Nct), Aph1 und Pen2 hinreichend und notwendig sind. Im endoplasmatischen Retikulum (ER) werden die einzelnen Untereinheiten vollständig assembliert, nach dem Austritt aus dem ER kommt es zur katalytischen Aktivierung des γ-Sekretase-Komplexes. Die Substratprozessierung durch den nun aktiven Komplex findet in endolysosomalen Kompartimenten und an der Plasmamembran statt. Nicht vollständig assemblierte Teilkomplexe und einzelne Komponenten werden im ER zurückgehalten und erreichen nicht die nachgeschalteten Kompartimente. Diese Beobachtungen legen nahe, dass eine mögliche Regulation der Aktivität des Enzyms eng mit der Regulation von Assemblierung und Transport des Komplexes verknüpft ist. Um mechanistisch zu erklären, weshalb ausschließlich der vollständig assemblierte Komplex in der Lage ist, das ER zu verlassen, wurde von der Arbeitsgruppe ein Modell vorgeschlagen, demzufolge die einzelnen nicht assemblierten Untereinheiten mittels Retentionssignalen im ER zurückgehalten werden, bis diese im Rahmen der Assemblierung durch die Bindung an andere Untereinheiten maskiert werden. In der vorliegenden Arbeit wird unter Verwendung von Reporterkonstrukten bzw. chimären Fusionsproteinen mittels konfokaler Mikroskopie und Proteinbiochemie gezeigt, dass nicht assembliertes Pen2 im ER zurückgehalten wird und dass diese Retention durch ein neuartiges Retentionssignal in der ersten Transmembrandomäne (TM1) vermittelt wird. Insbesondere ist ein konservierter Asparaginrest innerhalb dieser Sequenz für die Retention erforderlich. Auch wird mittels knock down- und rescue-Experimenten gezeigt, dass die Pen2-TM1 essentiell für die korrekte Assemblierung und enzymatische Aktivität der γ-Sekretase ist. Diese Arbeit bestätigt damit das vorgeschlagene Modell für die Transportregulation des γ-Sekretase-Komplexes bezüglich seiner Untereinheit Pen2 und gibt starke Anhaltspunkte dafür, dass dieser Mechanismus für eine korrekte Funktionalität des Komplexes erforderlich ist.

Es ist anzunehmen, dass genetische Faktoren einen Großteil der kognitiven Fähigkeiten eines Menschen beeinflussen. Hereditätsschätzungen gehen von etwa 50% aus. Einzelne Polymorphismen innerhalb verschiedener Gene können dabei Auswirkungen auf die kognitive Leistungsfähigkeit haben. In dieser Arbeit wurden die Polymorphismen rs913964 und rs1330581 innerhalb des GAD2-Gens auf eine Assoziation mit Intelligenz untersucht. Das GAD2-Gen, welches für das Enzym Glutamatdecarboxylase 65 codiert, wird insbesondere in Nervenzellen des Gehirns exprimiert. Die von der Glutamatdecarboxylase 65 synthetisierte gamma-Aminobuttersäure, GABA, stellt den wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitter im Zentralnervensystem dar und übernimmt bedeutende Aufgaben bei der Entwicklung des Nervensystems sowie bei der Weiterleitung und Regulierung von sensorischen und motorischen Signalen. Verschiedene Ergebnisse aus Tierversuchen sowie neurologische und psychiatrische Erkenntnisse lassen auf eine bedeutende Rolle der Glutamatdecarboxylase 65 im Hinblick auf GABAerge, synaptische Vorgänge im menschlichen Gehirn schließen. Eine Beteiligung des Enzyms an der Entwicklung kognitiver Fähigkeiten beim Menschen kann somit in Erwägung gezogen werden. Für Polymorphismen im GAD1-Gen, das für eine andere Isoform der Glutamatdecarboxylase codiert, wurden bereits Assoziationen zu unterschiedlichen kognitiven Phänotypen erstellt. Mit 286 neuropsychiatrisch gesunden, deutschstämmigen Probanden aus München wurde der Hamburg-Wechsler-Intelligenztest für Erwachsene – Revision 1991 durchgeführt. Die Genotypisierung der Polymorphismen erfolgte mit Hilfe eines SNP-Microarrays. Für den Polymorphismus rs913964 wurde bei den Untertests Rechnerisches Denken und Figurenlegen ein Zusammenhang mit der Allelverteilung nachgewiesen. Dem G-Allel konnten dabei jeweils bessere Ergebnisse zugeschrieben werden als dem A-Allel. Für den Untertest Rechnerisches Denken zeigte die Assoziation einen signifikanten Unterschied und für den Untertest Figurenlegen einen Trend. Die Analyse des Polymorphismus rs1330581 erbrachte einen Trend für die Assoziation der Genotypverteilung mit Werten des Handlungs-IQs und einen signifikanten Unterschied für die Rohwerte aus dem Untertest Bilderordnen. Dabei schnitten Personen mit dem heterozygoten Genotyp A/G besser ab als solche mit den homozygoten Genotypen A/A und G/G. Personen mit dem Genotyp G/G erzielten die schlechtesten Leistungen. Zudem konnte, ähnlich wie für den Polymorphismus rs913964, ein deutlicher Trend für die Assoziation der Allelverteilung mit den Ergebnissen aus dem Untertest Rechnerisches Denken ermittelt werden. G-Allelträger erzielten hierbei bessere Ergebnisse als A-Allelträger. Die Assoziation zweier Polymorphismen im GAD2-Gen mit kognitiven Leistungen in einer deutschen Stichprobe weist somit auf eine Mitbeteiligung dieses Gens an der Ausbildung von Intelligenz hin. Beide analysierten Polymorphismen liegen auf Introns innerhalb des GAD2-Gens. Folglich handelt es sich hierbei um keine funktionellen Polymorphismen. Als denkbare Ursachen für eine quantitative oder funktionelle Veränderung der Glutamatdecarboxylase 65 kommen verändertes Spleißen, die mögliche Lage in Linkage Disequilibrium zu einem bisher nicht untersuchten, funktionellen Polymorphismus oder ein unterschiedlicher Expressionsgrad durch Beeinflussung der DNA-Bindungsaffinität zu regulatorischen Proteinen in Frage. Ein Mangel oder eine Fehlfunktion von GAD65 würde in Folge einer reduzierten GABA-Synthese bzw. -Freisetzung zu einer gestörten Feinregulation der inhibitorischen Signalübertragung an sensorischen und motorischen Schaltstellen führen. Die postnatale Reifung der Gehirnwindungen, die neuronale Migration, die Zelldifferenzierung und die Synaptogenese sind ebenfalls abhängig von GAD65 bzw. GABA. Veränderungen der Expression oder der Funktion des Enzyms könnten somit Auswirkungen auf die kognitiven Fähigkeiten haben.

Thu, 15 Oct 2009 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10684/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/10684/1/Emmerdinger_Dominik.pdf Emmerdinger, Dominik

Fri, 21 Nov 2008 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9531/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/9531/1/Schmid_Dagmar.pdf Schmid, Dagmar ddc:610, ddc:600, Medizinische Fa

Das Auftreten von Resistenzen ist eines der Hauptprobleme der heute angewandten antiretroviralen Therapie. Resistenzen können diagnostisch mit dem sog. genotypischen oder dem phänotypischen Verfahren festgestellt werden. Die genotypische Diagnostik beruht auf der Nukleotid-Sequenzierung der viralen Target-Gene Reverse Transkriptase (RT) oder Protease (PR), die relativ einfach zu bewerkstelligen ist. Ein phänotypischer Resistenztest und damit direkter Aktivitätstest der Enzyme RT und PR ist sehr viel präziser. Dies ist z.B. beim Vorliegen komplexer Resistenzmuster oder einem Mangel an genotypischer Information von resistenzrelevanten Mutationen bei einem neu verwendeten antiviralen Medikament von großer Bedeutung. Die zu testenden Enzyme werden entweder aus DNA, isoliert aus PBMCs aus Patientenvollblut oder Plasma-RNA rekombinant hergestellt. Vor kurzem wurde nun die Frage erhoben, ob die diagnostisch gemessenen Werte Unterschiede aufweisen, je nachdem ob DNA oder RNA als Ausgangsmaterial verwendet wurde. Die Veröffentlichungen zu diesem Thema waren diskreptant in ihren Aussagen. Zur Klärung dieser Frage wurde in der vorliegenden Arbeit das phänotypische Resistenzverhalten der HIV-Protease von 12 Patienten gegenüber 5 verschiedenen Proteaseinhibitoren untersucht. Aus jedem der Patienten wurde ein "Protease-Paar" sowohl aus HIV-DNA als auch HIV-RNA (via cDNA) rekombinant produziert. Die Patienten wiesen eine unterschiedliche Höhe der Viruslast auf, sie lag zwischen 1.900 cp/ml und 230.000 cp/ml, und hatten unterschiedlich hohe CD4-Zellzahlen. Mit dieser Untersuchung sollte also erstens die Frage beantwortet werden, ob zu einem gegebenen Zeitpunkt Abweichungen im Resistenzprofil zwischen den beiden Formen genetischer Information von HIV im Körper vorliegen können. Im positiven Fall sollte festgestellt werden, welchen Einfluss die Virusvermehrung/Virusdynamik und der Immunstatus des betroffenen Patienten, ausgedrückt durch die Laborparameter Viruslast und CD4-Zellzahl, darauf haben. Zweitens sollte dasjenige Probenmaterial gefunden werden, welches für den phänotypischen Resistenztest das optimale Resultat ergibt: entweder HIV-DNA aus PBMCs im Vollblut oder HIV-RNA aus Blutplasma. Der hier verwendete phänotypische Resistenztest (PRT) basiert auf der direkten Messung der HIV-Proteaseaktivität, die durch rekombinante Expression der gesamten Population von HIV-Protease eines Patienten hergestellt wurde. Für die vorliegende Arbeit wurde parallel sowohl HIV-DNA aus PBMCs im Vollblut als auch cDNA aus viraler RNA im Blutplasma des Patienten als Ausgangsmaterial für die nested PCR verwendet. Nach erfolgter Expression des Enzyms in E. coli und effektiver Ein-Schritt-Aufreinigung wurde die Proteaseaktivität mit einem neuen und schnellen phänotypischen Testsystem mittels eines Fluoreszenzsubstrates in Ab- und Anwesenheit der verschiedenen Inhibitoren gemessen. Durch den Vergleich mit Wildtyp-Werten konnten die entsprechenden Resistenzfaktoren berechnet werden. Ergebnis: Von den 12 untersuchten Patienten zeigten sich in 3 "DNA/RNA-Paaren" signifikante Unterschiede in mindestens einem Proteaseinhibitor, während bei 9 Patienten übereinstimmende Resistenzmuster gefunden wurden. Schlussfolgernd wird festgestellt, dass die Verwendung von entweder DNA oder RNA als Ausgangssubstanz für den benutzten Resistenztest unterschiedliche Ergebnisse im Resistenzmuster erbringen kann, dies aber nicht notwendigerweise der Fall ist. Zwischen dem Auftreten bzw. Fehlen von unterschiedlichen Resistenzmustern und den virologischen und immunologischen Parametern Viruslast und Anzahl der CD4 positiven Zellen konnte keine klare Korrelation festgestellt werden. Ein Auftreten von Differenzen zwischen den Resistenzmustern von DNA und RNA kann die Folge eines Populationswechsels der HIV-RNA sein, die im Gegensatz zur archivarischen Natur der meist integrierten DNA aus ruhenden CD4 positiven T-Gedächtniszellen oder Monozyten erst kürzlich von aktiv infizierten Zellen produziert wurde. Ein Fehlen von Unterschieden kann bedeuten, dass die Hauptfraktion der DNA entweder erst kürzlich generiert wurde oder die RNA sich nicht verändert hat. Für die diagnostische Anwendung des PRT haben diese Ergebnisse folgende Konsequenzen: um die aktuelle Resistenzsituation abzubilden, ist virale RNA aus dem Blutplasma das bevorzugte Ausgangsmaterial. Um dagegen stille Mutationen aufzudecken, die z.B. für zukünftige Therapien oder eine adäquate Postexpositionsprophylaxe von Bedeutung sind, sollte virale DNA, stammend aus PBMCs des Vollblutes, verwendet werden.

In der vorliegenden Arbeit wurden erstmals die mitochondrialen Signalpeptide der Untereinheiten der humanen 3-Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase (3-MCC) charakterisiert und die Lokalisation des Enzyms, welches am Abbau der verzweigtkettigen Aminosäure L-Leucin beteiligt ist, in der mitochondrialen Matrix nachgewiesen. Um die Bedeutung dieses Enzyms und des Enzymmangels weiter erfassen zu können, wurden 28 Individuen mit angeborenem 3-MCC-Mangel, die durch das Neugeborenen-Screening direkt oder indirekt identifiziert worden waren, biochemisch und molekularbiologisch charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass der 3-MCC-Mangel lediglich eine milde Störung darstellt. Eine Korrelation zwischen Genotyp und biochemischem bzw. klinischem Phänotyp ist nicht vorhanden.

Abstract This study examined new strategies for pharmacological treatment in a mouse model of chronic inflammatory bowel disease. As clinical parameters we determined the lethality and clinical score which consisted of weight loss, presence or absence of diarrhea and blood in the faeces. Further, pathoanatomical and histological data were examined. To determine the effect of pharmacological treatment on the level of cytokines, the respective concentrations were measured in the colon. The aim of this study was to determine the effect of the ICE-inhibitor Pralnacasan and the PDE-4-inhibitor Rolipram on reducing colitis. We also assessed whether a combination of both drugs might have a synergistic effect. The results showed a clear therapeutic effect of Pralnacasan, whereas Rolipram was neither effective in the clinical outcome nor in changing cytokine levels. In contrast the combination of both drugs showed a synergistic effect which prevented both occurrence of colitis in clinical measurements and increase of cytokine levels. In summary, this study provides the first evidence that a combination of two drugs which act on different pathways provide a strong synergistic effect which can completely prevent the occurrence of colitis in a mouse model

Der isolierte 3-Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase (MCC)-Mangel ist eine angeborene Störung im Abbau der Aminosäure Leucin. Die Erweiterung des Neugeborenen-Screenings (NGS) führte zu der Erkenntnis, dass der MCC-Mangel eine der häufigsten organischen Azidämien darstellt. Das klinische Bild ist sehr heterogen und eine Genotyp-Phänotyp Korrelation ist nicht möglich. Über die Prognose der im NGS identifizierten und bisher asymptomatischen Mutationsträger kann bisher keine Aussage gemacht werden. Das mitochondriale Enzym besteht aus einer α- und einer β-Untereinheit. In dieser Arbeit wurden die mitochondrialen Signalpeptide beider Untereinheiten identifiziert. Hierzu wurden Fusionsproteine aus Fragmenten der Untereinheiten mit dem fluoreszierenden Protein YFP generiert. Nach Expression in humanen Hautfibroblasten wurden Kolokalisationsstudien durchgeführt. Zunächst wurde experimentell bestätigt, dass jede Untereinheit ein mitochondriales aminoterminal lokalisiertes Signalpeptid besitzt. Für MCCα befindet sich dieses in den Aminosäuren 1-39, für MCCβ in den Aminosäuren 1-20. Beide Untereinheiten haben keine weiteren Importsignale. Somit sind die aminoterminalen Targetingsequenzen ausreichend und gleichzeitig notwendig, um einen mitochondrialen Import zu ermöglichen. In einer Western Blot Analyse konnte die Abspaltung der Signalpeptide beider Untereinheiten gezeigt werden. Durch Veränderung der positiv geladenen Aminosäuren wurden die strukturellen Erfordernisse der identifizierten Signalpeptide näher charakterisiert. Es wurden Argininreste gegen Glutamin in verschiedenen Kombinationen ausgetauscht. Eine Mutation der aminoterminalen vier Argininreste im Signalpeptid von MCCα führte zum Importverlust. Bei einer Mutation der in der Targetingsequenz vom Aminoterminus weiter entfernt liegenden zwei Argininreste fand ein Import statt. Bei Mutationen der Argininreste im Signalpeptid von MCCβ kam es regelhaft zu einem Importverlust. Damit wurde die Relevanz der positiv geladenen Aminosäuren für den Import der MCC-Untereinheiten belegt. Die Identifizierung der Signalpeptide stellt die Grundlage weiterer Funktionsuntersuchungen dar, da nur reife Proteine ohne Signalsequenz für prokaryontische Expressionsstudien verwendet werden können. Durch solche Untersuchungen könnten die Auswirkungen von Mutationen auf die Enzymfunktion besser verstanden werden. In diesem Zusammenhang können möglicherweise diejenigen Veränderungen in der Funktionsweise des Enzyms aufgeklärt werden, die eine klinische Symptomatik nach sich ziehen. Hierdurch könnte die bisher schwierige Beratungssituation betroffener Familien hinsichtlich Prognose und Therapie erheblich verbessert werden.

In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Zellen des Glomus caroticum der Ratte alle notwendigen Komponenten zur Biosynthese, Speicherung und Freisetzung von Dopamin und Histamin besitzen und diese Transmitter bei Hypoxie freisetzen können. Erstmals wurde hier Histamin als Transmitter im Glomus caroticum nachgewiesen: es wurde gezeigt, dass die Sensorzellen des Glomus caroticum das Histamin synthetisierende Enzym exprimieren. Die Speicherung von Histamin in Vesikeln erfolgt mit Hilfe eines vesikulären Monoamintransporters (VMAT2). Bisher bekannte immunhistochemische Ergebnisse über die Expression dieses Transportproteins in den Sensorzellen konnten bestätigt und mittels RT-PCR-Untersuchungen belegt werden. Ferner wurde nachgewiesen, dass die Sensorzellen auch über wichtige Komponenten des Exozytoseapparates verfügen. Darüber hinaus zeigten RT-PCR- Untersuchungen, dass im Glomus caroticum die mRNA der Histaminrezeptoren H1, H2 und H3 exprimiert wird. Die Menge an Histamin im Glomus caroticum wurde mittels Radioimmunoassay bestimmt. Im Glomus caroticum ist mehr Histamin enthalten als in anderen Geweben der Ratte, und die Menge an Histamin ist um ein Vielfaches größer als die Menge des im Glomus caroticum enthaltenen Dopamins. In vitro Experimente zeigten, dass die Freisetzung von Histamin aus dem Glomus caroticum durch Hypoxie verstärkt wird. Eine vermehrte Freisetzung bei Hypoxie konnte amperometrisch auch für Dopamin bestätigt werden. Es wurde hier zum ersten Mal beschrieben, dass ein Zelltyp zwei verschiedene Amine als Transmitter nutzt. Damit spielt sowohl Dopamin als auch Histamin eine wesentliche Rolle bei der Kontrolle der Sauerstoffversorgung des Organismus und, aufgrund der Lage des Glomus caroticum, besonders des Gehirns. Mit dem Nachweis von Expression und Aktivität des limitierenden Enzyms für die Tetrahydrobiopterin-Synthese wurde gezeigt, dass das Glomus caroticum sämtliche für die Dopaminsynthese notwendigen Schritte selbst durchführen kann. Damit erfüllt das Glomus caroticum die notwendigen Eigenschaften für eine erfolgreiche Autotransplantation in das Striatum bei Morbus Parkinson.

Das 1914 als erstes durch Albert Niemann beschriebene, später als Niemann-Pick-Erkrankung bezeichnete Krankheitsbild, wird zu den Sphingomyelolipidosen gerechnet und umfasst eine seltene heterogene Gruppe von autosomal rezessiv vererbten Erkrankungen. Beim Typ A und B handelt es sich um eine familiär gehäufte, insbesondere in der jüdischen Bevölkerung auftretende Erkrankung, die durch einen auf Chromosom 11 liegenden Gendefekt, der eine vermin-derte ASMase-Aktivität zur Folge hat, bedingt ist. Die ASMase katalysiert den Abbau des Sphingomyelins zu Ceramid und Phosphocholin. Bei einem Mangel dieses Enzyms ist die Speicherung von Sphingomyelin im mononukleären Makrophagensytem vor allem im ZNS, der Milz, Leber und im Knochenmark charakteristisch. Beim Typ C und D dagegen liegt eine intrazelluläre Cholesterintransportstörung vor, die durch ein Fehlen des NPC1- bzw. NPC2-Proteins in den Endo- bzw. Lysosomen verursacht wird. Der Gendefekt, der zu einer NPC1-Erkrankung führt, ist auf Chromosom 18 lokalisiert. Da die ursächliche Störung des Typ D auch auf dem gleichen Chromosom liegt, handelt es sich beim Typ D um eine allelische Variante des NPC1. Der Gendefekt, der eine NPC2-Erkrankung bedingt, ist auf Chromosom 14 zu finden. Alle Subtypen sind durch die pathologische Anhäufung von Cholesterin und Sphingomyelin in den Lysosomen des ZNS, der Milz und der Leber, die in den meisten Fällen mit einer sekundär verminderten ASMase-Aktivität einhergeht, gekenn-zeichnet. Bei der Untersuchung von Patienten-Gewebezellen mit Verdacht auf Morbus Niemann-Pick sind wir in mehreren Schritten vorgegangen. Im ersten Schritt bestimmten wir die ASMase-Aktivität. Dazu verbesserten wir die in unserem Labor schon mit dem künstlichen Substrat HNP durchgeführte Aktivitätsbestimmung und führten zusätzlich eine radioisotopische Methode mit 14C-Sphingomyelin als Substrat ein. Mit beiden Methoden wurden die kinetischen Eigenschaften des Enzyms und der Aktivitätsbereich in verschiedenen Geweben und Zellen erarbeitet. Ein Vergleich der so ermittelten Aktivitäten in Patientenfibroblasten zeigte bei einem Typ-B-Patienten radioisotopisch eine Restaktivität von weniger als 10 % und spektrophoto-metrisch eine im Normbereich liegende Aktivität. Obwohl beide Methoden einfach und schnell durchführbar sind, ist die radioisotopische Methode der spektrophotometrischen vorzuziehen, um das Auftreten falsch negativer Resultate zu vermeiden. Dies ist durch das bei bestimmten Mutationen entstehende defekte Enzymprotein mit höherer Substrataffinität zum künstlichen Substrat und damit falsch hoher Enzymaktivität zu erklären. Von den in fünf NP-C-Patienten-fibroblasten bestimmten ASMase-Aktivitäten hatten vier eine partiell verminderte Aktivität. Eine sichere Diagnose der fünf NPC-Verdachtsfälle wurde durch eine Reihe von Verfahren, die wir erstmals in unserem Labor etablieren konnten, ermöglicht. Zunächst erfolgte der Nachweis einer Cholesterin-Akkumulation in den Lysosomen durch eine Immunfluoreszenzfärbung mit Filipin, einem Makrolid-Antibiotikum, das spezifisch 3β-Hydroxysterole bindet. Bei einem positiven Färberergebnis bestimmten wir die in vitro ASMase-Aktivität. Dazu wurde durch Kultivierung der Fibroblasten in cholesterinentzogenem (LPDS = - FBS) bzw. reichem (+ FBS) Medium eine Cholesterin-Akkumulation simuliert. Mit dieser Methode ist aufgrund der charakteristischen sekundär verminderten ASMase-Aktivtät in NP-C-Zellen nach Bebrütung in cholesterinreichem Medium eine sehr sensitive und spezifische Diagnose pathologischer Zellen möglich. Eine phänotypische Klassifikation der NP-C-Zellen erforderte die Durchführung der Oleat-Inkorporationsmethode. Es gelang uns drei Patienten mit klassischem und zwei mit einem varianten Phänotyp zu diagnostizieren. Als Letztes bestimmten wir die zytoplasmatische CEHase-Aktivität in NPD- und Kontrollfibroblasten im leicht alkalischen Bereich. Erstaunlicherweise lieferte diese Messung eine verminderte Aktivität in drei NP-C-Fibroblasten, die bisher in der Literatur nicht beschrieben wurde. Es ist auch keine Erkrankung mit diesem Enzymmangel bekannt. Deshalb nehmen wir an, dass zusätzlich zu den Mutationen der NPC-Proteine bei manchen Patienten eine weitere Mutation entweder auf Chromosom 18 bzw. 14 oder in einem bisher noch nicht identifizierten Gen liegen muss. Durch die Etablierung dieser empfindlichen Methoden zur Bestimmung der ASMase-Aktivität und zum Nachweis einer intrazellulären Cholesterintransportstörung war es uns möglich, erstmals in unserem Labor zehn Patienten mit Niemann-Pick Erkrankung, davon zwei Typ A, drei Typ B und fünf Typ C, mit großer Sicherheit zu diagnostizieren. Unsere Untersuchungsverfah-ren erwiesen sich als mit verhältnismäßig geringem Aufwand durchführbar und günstiger als die bisher durchgeführten Methoden. Zur Diagnosestellung reicht eine Hautbiopsie in den meisten Fällen aus, so dass den kleinen Patienten eine invasive Diagnostik erspart werden kann.

BRUCE (BIR repeat-containing ubiquitin-conjugating enzyme) ist ein konserviertes, 528 kDa großes, peripheres Membranprotein des trans-Golgi-Netzwerks und ein strukturell neuartiges Ubiquitin-Konjugationsenzym (UBC) der Maus. Zusätzlich zu der am C-Terminus befindlichen UBC-Domäne enthält BRUCE im N-terminalen Bereich ein BIR (baculovirus inhibitor of apoptosis repeat)-Motiv, die charakteristische Domäne aller BIRPs (BIR-domain containing proteins). Die meisten dieser Proteine haben anti-apoptotische Eigenschaften und werden deshalb in der IAP (inhibitor of apoptosis proteins)-Familie zusammengefasst. Auch BRUCE konnte in vitro als Inhibitor apoptotischer Prozesse beschrieben werden. Um die Funktion von BRUCE in vivo zu untersuchen, wurde eine BRUCE-defiziente Mauslinie etabliert und im Rahmen dieser Arbeit phänotypisch charakterisiert. Die vollständige Inaktivierung des BRUCE-Gens führte zu einer Verzögerung des embryonalen Wachstums sowie zum perinatalen Tod der Knockout-Organismen. BRUCE wird in fast allen embryonalen Geweben exprimiert, deutlich sichtbare morphologische Veränderungen in Folge seiner Deletion traten jedoch hauptsächlich im extra-embryonalen Gewebe der Plazenta auf. Nach störungs-freier Initiierung der Organogenese zeigte sich mit zunehmender Reifung der Plazenta eine Verzögerung der Ausbildung des Labyrinthsystems sowie eine deutliche Reduktion der Spongiotrophoblast-Schicht. Dieses Entwicklungsdefizit kann Ursache einer stark eingeschränkten Effizienz der Nähr- und Sauerstoffversorgung des Embryos sein und sowohl zu Wachstumsretardierung als auch zu perinataler Letalität der transgenen Organismen führen. Die morphologischen Veränderungen im Gewebe wurden nicht, wie ursprünglich angenommen, durch eine erhöhte Apoptoserate der Zellen hervorgerufen. Stattdessen konnten in den defekten plazentalen Geweben drastische Veränderungen in Proliferationsverhalten und Differenzierungsstatus der Trophoblast-Zellen beobachtet werden. Die in dieser Arbeit beschriebenen Auswirkungen des BRUCE-Verlusts auf den Modellorganismus zeigen einerseits die essentielle Bedeutung von BRUCE für die Entwicklung sowie den funktionellen Erhalt der Plazenta und damit für die gesamte Embryonalentwicklung der Maus. Andererseits geben die Ergebnisse Hinweise darauf, dass dieses ungewöhnliche Enzym möglicherweise eine überlebensnotwendige regulative Funktion der Inhibition Apoptose-induzierter oder nicht-apoptotischer Caspase-Aktivität bei Proliferations- und/oder Differenzierungs-ereignissen bestimmter Zelltypen besitzt.

In der vorliegenden Arbeit wurden die beiden Histon-Methyltransferasen Su(var)3-9 und E(Z) aus Drosophila melanogaster charakterisiert. Die Histonmethylierung als Modifikation war schon länger bekannt gewesen, bis zum Jahr 2000 war jedoch vor allem die Acetylierung etwas genauer untersucht worden. Su(var)3-9 war die einzige bekannte Histon-Lysin-Methyltransferase, als diese Arbeit begonnen wurde. Zur Charakterisierung wurde das myc-getagte Enzym aus Drosophila-Kernextrakt durch Affinitätschromatographie aufgereinigt und zunächst die Substratspezifität festgestellt. Wie das humane Enzym Suv39H1 methyliert es ebenfalls spezifisch H3-K9 (Lysin 9 im Histon H3). Das aus den Kernextrakten aufgereinigte Enzym besitzt aber auch die Fähigkeit, ein an H3-K9 präacetyliertes Substrat zu methylieren. Die Vermutung, dass Su(var)3-9 mit einer Histondeacetylase assoziiert ist, konnte durch Verwendung von TSA als HDAC-Inhibitor bestätigt werden. Es stellte sich heraus, dass HDAC1 (Rpd3) mit Su(var)3-9 assoziiert ist. Um das Enzym besser untersuchen zu können, wurde es als Volllängenprotein und als Deletionsmutante in E. coli exprimiert. Die Aufreinigung des rekombinanten Enzyms sowie seine Lagerbedingungen wurden optimiert. Das Volllängenprotein Su(var)3-9 liegt – wie durch Gelfiltration festgestellt - als Dimer vor, die Interaktion mit sich selbst ist über den N-Terminus vermittelt. Su(var)3-9 bindet an sein eigenes, bereits methyliertes Substrat. Dies wurde an Peptiden untersucht, die den ersten 20 Aminosäuren des Histons H3 entsprechen, und entweder an Lysin 9 dimethyliert oder unmodifiziert waren. Die Interaktion mit dem methylierten Substrat ist auf die Chromodomäne von Su(var)3-9 zurückzuführen, ist jedoch schwächer als die Wechselwirkung von HP1 mit methyliertem H3-K9. Des weiteren wurde eine Drosophila-Zelllinie stabil mit Su(var)3-9 transfiziert. Das überexprimierte Protein ist jedoch nur schwach aktiv. Die Tatsachen, dass Su(var)3-9 mit HDAC1 interagiert sowie mit seinem eigenen Substrat assoziiert, ermöglichen die Aufstellung von Hypothesen über die bis jetzt kaum erhellte Ausbreitung von Heterochromatin in euchromatische Bereiche. Durch die Wechselwirkung mit der Deacetylase könnte Su(var)3-9 auch in aktiv transkribierte Bereiche vordringen und diese methylieren. Die Acetylierung, Zeichen für aktive Transkription, würde durch die Methylierung ersetzt werden. Die Interaktion mit seinem umgesetzten Substrat könnte verhindern, dass das Enzym sich nach der Reaktion entfernt, vielmehr könnte Su(var)3-9 entlang eines DNA-Stranges sukzessive alle Nukleosomen methylieren. Die darauffolgende Bindung von HP1 an methyliertes H3-K9 könnte den heterochromatischen Charakter des Chromatins verstärken und für längere Zeit festlegen. Aus Drosophila-Kernextrakten gelang es weiterhin, den E(Z)/ESC-Komplex über Säulenchromatographie aufzureinigen. Dieser enthält neben E(Z), ESC, p55 und Rpd3 auch Su(z)12. E(Z), ESC und Su(z)12 gehören der Polycomb-Gruppe an. Deren Funktion ist die dauerhafte Repression der homöotischen Gene. Sie spielen daher eine wichtige Rolle im „Zellgedächtnis“ während der frühen Entwicklung von Drosophila. Es konnte gezeigt werden, dass der E(Z)/ESC-Komplex Lysin 9 sowie Lysin 27 im Histon H3 methyliert. Außerdem wurde in vitro ein Teilkomplex aus rekombinantem E(Z), p55 und ESC rekonstituiert, der das Histon H3 methylieren kann. Ein Teilkomplex, der E(Z) mit mutierter SET-Domäne enthält, ist nicht in der Lage, H3 zu methylieren. Die Vorhersage, dass E(Z) aufgrund seiner SET-Domäne eine Methyltransferase sein müsse, konnte durch vorliegende Untersuchungen bestätigt werden. Polycomb ist ein weiteres Protein aus der Polycomb-Gruppe. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass dieses Protein spezifisch an das Histon H3 bindet, das an K27 trimethyliert ist. Polycomb besitzt wie HP1 eine Chromodomäne. Aus den vorliegenden Daten kann folgendes Modell aufgestellt werden: Nach der Methylierung von H3-K9 sowie H3-K27 durch den E(Z)/ESC-Komplex in homöotischen Genen, die schon abgeschaltet sind und weiterhin reprimiert werden müssen, bindet Polycomb an dieses Methylierungsmuster. Polycomb befindet sich in einem großen Komplex mit weiteren Polycomb-Gruppen-Proteinen. Die Bindung dieses Komplexes an Chromatin könnte ein denkbarer Mechanismus sein, wie die dauerhafte Repression der homöotischen Gene vermittelt wird. Um den E(Z)/ESC-Komplex genauer untersuchen zu können, wurden Viren für das Baculosystem hergestellt, so dass eine Einzel- oder auch Coexpression der Proteine möglich ist. Die Aktivität von E(Z), das im Baculosystem exprimiert wurde, ist nicht besonders hoch. Es bindet unter den in dieser Arbeit verwendeten Bedingungen weder an DNA, noch an Histone noch an H3-Peptide, die methyliert sind. Innerhalb des E(Z)/ESC-Komplexes bindet E(Z) an p55, Rpd3, ESC sowie Su(z)12. Su(z)12 interagiert mit p55, Rpd3 und E(Z). Die weiteren Interaktionen werden am besten durch eine bildliche Darstellung (siehe Abb. 86) vermittelt. In einem Luciferase-Assay wurde eine repressive Wirkung von E(Z) festgestellt. Dieses Experiment bedarf allerdings eines aktivierten Systems. Ferner muss durch Mutationsanalysen sichergestellt werden, dass die repressive Wirkung auf die Methyltransferase-Aktivität von E(Z) zurückzuführen ist. Kürzlich wurde entdeckt, dass E(Z) sowie Su(z)12 in verschiedenen Tumoren überexprimiert sind. Noch ist weder deren Funktion in den Tumorzellen klar, noch weiss man, ob die Überexpression der Grund oder eine Folge der Tumorbildung ist, noch kennt man alle Zielgene, die durch eine Überexpression von E(Z) und Su(z)12 beeinflusst werden. In nächster Zeit sind hier Einsichten in die Wirkungsweise von E(Z), Su(z)12 und anderen Polycomb-Gruppen-Proteinen zu erwarten.

Within the period of four months 150 Simmental calves from 48 dairy farms were examined clinically and blood samples were taken. The tested animals had never been treated, neither by a veterinarian nor by their owners. They met the chosen definition of health, were five to fourteen days old and were selected in a randomised way. Blood samples were immediately stored at four to eight degrees centigrade and were analysed in the laboratory within four hours. Serum values were analysed using a Hitachi 911 Automatic Analyzer, transketolase activity (and TPP-effect) with a modified method by HOFFMANN et al. (1971) modified by CLAUSEN (1976). For further analysis excess samples were frozen at -25 degrees centigrade. Using the SPSS-program the values were ranked, displayed graphically, and checked for outliers. True outliers were eliminated, the three highest and lowest values were tested again. Using the Kolmogorov-Smirnov-test with a significance correction by Lilliefors a Gaussian distribution was found for calcium, creatinine, total proteine and albumin. For these parameters reference intervals were calculated as mean +/- 1.96 standard deviations. The other reference intervals were calculated as 95 percentils (nonparametric percentile estimation) with a 0,90 confidence interval on both sides. The reference interval found for AST (

Die Inhibition der b-Sekretase stellt derzeit einen vielversprechenden Ansatz zur Therapie der Alzheimer Krankheit dar. Der Hauptanteil der b-Sekretase Aktivität ist auf BACE-1, eine neuartige membrangebundene Typ I Aspartylprotease, zurückzuführen. Um gezielt spezifische und wirksame Inhibitoren entwickeln zu können, ist es notwendig, die Eigenschaften und katalytischen Spezifitäten der Protease genauer zu verstehen. Da neben BACE-1 eine weitere hochgradig homologe Aspartylprotease, BACE-2, bekannt ist, ist es für die Suche nach Inhibitoren ferner von Bedeutung, charakteristische Unterschiede zwischen den beiden Enzymen zu kennen, um mögliche Kreuzreaktionen der Inhibitoren minimieren zu können. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die beiden Enzyme bezüglich ihrer posttranslationalen Modifikationen und insbesondere ihrer katalytischen Spezifitäten vergleichend zu analysieren. Als Modell für die durchgeführten Experimente dienten HEK293 Zellen, mit exogener Expression der beiden Proteasen, sowie dem Substrat bAPP. Beide Proteine werden in ähnlicher Weise durch die kovalente Bindung komplexer Kohlehydrateinheiten modifiziert. Matures BACE-1 besitzt im Vergleich zu BACE-2 eine eine längere Halbwertszeit. In vitro werden beide Enzyme durch CK1 an homologen Serinen in der zytoplasmatischen Domäne phosphoryliert. Während für BACE-2 bisher nicht schlüssig gezeigt werden konnte, dass auch in vivo eine Phosphorylierung erfolgt, wurde für BACE-1 S498 auch als Phosphorylierungsstelle in vivo bestätigt. Mittels Biotinylierung konnte demonstriert werden, dass beide BACE-Proteasen effizient an die Zelloberfläche transportiert werden. Im Gegensatz zu BACE-1, welches rasch in endosomale Kompartimente reinternalisiert wird und phosphorylierungsabhängig zurück zum TGN transportiert wird, wird BACE-2 entweder durch Spaltung der Ektodomäne in den extrazellulären Raum sezerniert, oder aber unmittelbar nach der Reinternalsierung ins Zellinnere in lysosomalen Kompartimenten abgebaut. Dieser Unterschied begründet vermutlich die unterschiedlichen Halbwertszeiten der beiden Proteine und erhöht gleichzeitig die Gesamtverweildauer von BACE-1 in endosomalen Kompartimenten, die aufgrund ihres pH-Wertes günstige Bedingungen für die proteolytische Aktivität des Enzyms schaffen. Hinsichtlich der katalytischen Spezifität bezüglich des membrangebundenen bAPP unterscheiden sich BACE-1 und BACE-2 grundlegend. Während BACE-1 die erwarteten b-Sekretase Spaltungen an Asp1 und Glu11 der Ab-Domäne katalysiert, spaltet BACE-2 vorzugsweise zwischen Phe19 und Phe20 der Ab-Domäne, wodurch Spaltprodukte entstehen, die denen der a-Sekretase Spaltung ähneln. Durch Koexpression der beiden Enzyme konnte gezeigt werden, dass BACE-2 die BACE-1 abhängige Prozessierung des Substrates direkt oder indirekt beeinflussen kann. Die Behandlung der entsprechenden Zelllinien mit BFA oder Monensin belegt, dass BACE-1 bereits in den frühen Kompartimenten des sekretorischen Prozessierungsweges proteolytisch aktiv sein kann, während BACE-2 auch nach exogener Expression keine Aktivität in diesen Kompartimenten zeigt. Mit Hilfe massenspektrometrischer Analysen wurde bewiesen, dass BACE-1 und BACE-2 entgegen bisheriger Annahmen nicht ausschließlich die proteolytische Spaltung membrangebundener bAPP Substrate katalysieren, sondern zudem Ab-Peptide, nach ihrer Freisetzung durch g-Sekretase, C-terminal verkürzen können. In vitro Versuche zeigen, dass BACE-1 selbst in der Lage ist, Ab 1-40 an Position 34 zu spalten und dieser Schnitt nicht wie bislang angenommen durch g-Sekretase katalysiert wird. Dieser Vorgang führt in vivo zu einer Reduktion der amyloidogenen Ab 1-40/42 Peptide. Da sich der Nachweis des Ab 1-34 Peptides mittels konservativer Proteinanalytik schwierig gestaltet, erklärt sich, warum in Zelllinien mit exogener BACE-1 Expression keine merkliche Steigerung der Ab-Sezernierung bzw. teilweise sogar eine Reduktion detektierbar war. Letztendlich bietet die Beobachtung, dass auch Peptide als Substrate für die BACE fungieren können, interessante Ansatzpunkte für die Suche nach neuen physiologischen Substraten und Inhibitoren. Die Analyse des subzellulären Transportes und die Charakterisierung, sowohl pro- als auch antiamyloidogener Enzymaktivitäten der beiden Proteasen BACE-1 und BACE-2 liefert neue Grundlagen für die Entwicklung therapeutischer Inhibitoren und für die Suche neuer Substrate.

[NiFe]-Hydrogenasen sind weitverbreitete Enzyme, deren große Untereinheiten ein Metallzentrum enthalten, welches aus einem Nickel- und einem mit drei niedermolekularen Liganden, einem CO und zwei CN, koordinierten Eisenatom besteht. Nach Expression der sie kodierenden Gene durchlaufen die großen Untereinheiten einen komplexen posttranslationalen Reifungsprozess, in dessen Verlauf das [NiFe]-Zentrum schließlich assembliert wird. Der letzte Schritt der Reifungskaskade besteht in der proteolytischen Entfernung eines C-terminalen Peptids durch eine spezifische Reifungsprotease, was das Metallzentrum ins Innere des Proteins bringt. Diese besitzt eine Metallbindestelle, die von drei konservierten Resten ausgebildet wird. Ziel dieser Arbeit war es den Katalysemechanismus dieser Proteasen aufzuklären und Reste bzw. Motive oder Bereiche im Substratprotein und in der Protease ausfindig zu machen, die an der Substratbindung beteiligt sind. Im Rahmen dieses Unterfangens konnten folgende Ergebnisse erzielt werden: 1. Die Metallbindestelle der spezifischen Reifungsprotease dient zur Erkennung des Nickels im Vorläuferprotein der großen Untereinheit und stellt gleichzeitig auch das aktive Zentrum des Enzyms dar. 2. Der N-terminale Rest der Schnittstellenregion spielt keine Rolle für die Prozessierung durch die Protease; seine Funktion liegt im Protonentransfer von und zum aktiven Zentrum. 3. Der C-terminale Schnittstellenrest wirkt als „Hebel“, der den C-Terminus in der richtigen Position hält und damit die korrekte Faltung des Proteins sicherstellt. Diese ist Voraussetzung für die Substraterkennung durch die Protease, die damit konformationsabhängig ist. 4. Die Deletion der letzten 26 Aminosäuren des C-Terminus von HycE resultiert in einer unlöslichen Varianten, die nur noch in der Membranfraktion zu finden ist. Dabei unterliegt diese Variante ebenfalls einem raschen Abbau, der auf eine Konformationsänderung hindeutet. 5. HycH scheint die vorzeitige Bindung von HycG, der kleinen Untereinheit der Hydrogenase 3, an HycE, der großen Untereinheit der Hydrogenase 3, zu verhindern. Mit Hilfe der erhaltenen Ergebnisse konnten zwei mögliche Katalysemechanismen für die Reifungsproteasen postuliert werden. Desweiteren konnte eine potentielle Rolle des C-Terminus in der Substraterkennung durch die Protease dargestellt werden und schließlich auf eine mögliche Funktion des HycH-Proteins hingewiesen werden.

Die an der Synthese von acylierten Flavonolglykosiden, den UV-B-Schutzpigmenten in der Kiefer und anderen Bäumen, beteiligten Hydroxycinnamoyl-Transferasen sind weitgehend unerforscht. Dies verwundert um so mehr, als Kenntnisse über den UV-B-Schutz bei Bäumen, die von großer ökologischer und ökonomischer Bedeutung sind, unter dem Eindruck sinkender stratosphärischer Ozonwerte und der damit prognostizierten erhöhten UV-B-Belastung auch in mittleren Breiten sehr wichtig geworden sind. Andererseits haben Untersuchungen zu Hydroxycinnamoyl-Transferasen, die an der Synthese von Blütenfarbstoffen (acylierte Anthocyane) und Phytoalexinen (acylierte Amine) beteiligt sind, in den letzten Jahren einige Fortschritte erbracht. In der vorliegenden Arbeit wird versucht, mit proteinbiochemischen und ökophysiologischen Untersuchungen zu Hydroxycinnamoyl-Transferasen, die Flavonolglykoside acylieren, hier eine Lücke zu schließen. Die Untersuchungen zu den Hydroxycinnamoyl-Transferasen lassen sich in drei Teile gliedern: (i) einen methodischen Teil, in dem mit der Entwicklung eines Enzymtests die Grundlagen für die beiden folgenden Teile erarbeitet wurden; (ii) ein physiologisch-ökologischer Teil, in dem Messungen von Enzymaktivitäten und Inhaltsstoffgehalten in Nadeln adulter Bäume im Freiland und von Keimlingen unter kontrollierten Bedingungen in Sonnensimulatoren vorgenommen wurden; (iii) ein proteinbiochemischer Teil, der eine Charakterisierung der Enyzme und die Reinigung der 3’’-HCT beinhaltet. (i) Für den Nachweis und die Quantifizierung der Aktivität der Hydroxycinnamyoltransferasen in Extrakten von Kiefernnadeln wurde ein Enzymtest entwickelt. Dafür wurde die Aufschlusstechnik und die HPLC-Methode, mit der die Enzymprodukte analysiert wurden, optimiert. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass in der Kiefer drei verschiedene für die Glucose der Flavonolglykoside positionsspezifische Transferasen vorhanden sind. Von den Produkten dieser Enzyme konnten die Acylierungspositionen aufgeklärt werden, wobei sich herausstellte, dass die 3’’- und der 6’’-HCT an der Synthese der UV-B-Schutzpigmente beteiligt sind, während die Produkte der 4’’-HCT in der Kiefer noch nicht bekannt sind. (ii) In Sonnensimulatorexperimenten mit Kiefernkeimlingen konnte gezeigt werden, dass die Aktivität der 6’’-HCT durch UV-B induziert wurde, während die Aktivität der 3’’-HCT konstitutiv vorlag und durch UV-B nicht beeinflusst wurde. In den Freilandbäumen zeigte sich, dass die 6’’-HCT entwicklungspezifisch aktiv war, während die Aktivität der 3’’-HCT auch hier konstitutiv vorlag. Die Akkumulation der diacylierten Flavonol 3-glykoside konnte nur zu Beginn der Nadelentwicklung beobachtet werden und korrelierte mit der Aktivität der 6’’- HCT, woraus geschlossen werden kann, dass die 6’’-HCT die Synthese der UV-B-Schutzpigmente reguliert, während die Rolle der 3’’-HCT unklar bleibt, da keine Akkumulation von monoacylierten Flavonolglykosiden beobachtet wurde. Die schnelle Akkumulation und nachfolgende Abnahme der diacylierten Verbindungen zeigen, dass diese Verbindungen für den UV-B-Schutz in den besonders gefährdeten jungen Nadeln verantwortlich sind. In älteren Nadeln sind andere langfristige Schutzmechanismen vorhanden, wobei vor allem zellwandgebundene Flavonoide und Hydroxyzimtsäuren in Frage kommen, da diese langsamer akkumulieren als die löslichen diacylierten Verbindungen. Der Vergleich der Keimlingsexperimente mit den Freilanduntersuchungen zeigt, dass die Primärnadeln der Keimlinge ein gutes Modell für sich entwickelnde Nadeln von adulten Freilandbäumen darstellen, da sie sich physiologisch vergleichbar verhalten. Die Keimlinge besitzen einige Vorteile gegenüber mehrjährigen Bäumen, da sie jederzeit verfügbar und in größerer Individuenzahl untersucht werden können. (iii) Mit teilweise gereinigten Enzymen konnte gezeigt werden, dass die Acylierung der Flavonolglykoside in einer festen Reihenfolge abläuft. Die Synthese der UV-B-Schutzpigmente erfolgt durch die Acylierung zuerst an 6’’-Position und dann an 3’’-Position. Für die 3’’- und die 4’’-HCT wurde ein apparentes Molekulargewicht von 45 bzw. 35 kDa und ein pI-Wert von 4.7 ermittelt. Diese Werte liegen in einem Bereich, der ebenso für HCT’s aus verschiedenen Pflanzen, die andere Substrate acylieren, festgestellt wurde. Für die 6’’- HCT wurde dagegen ein außerordentlich geringes apparentes Molekulargewicht von 9 kDa und ein relativ hoher pI-Wert von 7.7 bis 7.9 ermittelt. Weitere Untersuchungen sind nötig, um festzustellen, ob es sich dabei um eine proteolytische Spaltung des Enzyms handelt. Alle drei Transferasen zeigten gegenüber dem Akzeptorsubstrat eine hohe Spezifität für das Flavonolaglykon, wobei die Aktivität der 6’’-HCT bei größerer Polarität an 3’-Position (Quercetin) höher war, die der 3’’-HCT bei geringerer Polarität an dieser Position (Kämpferol und Isorhamnetin). Ähnlich hoch ist auch die Spezifität gegenüber dem Zuckerrest des Akzeptorsubstrats. Die höchste Aktivität wurde mit dem Glukosid festgestellt, das bisher auch nur in der Kiefer nachgewiesen wurde. Die Spezifität gegenüber dem Donorsubstrat zeigt zum einen eine Abhängigkeit von CoAEster, da keine Aktivität mit Glukose-Estern gemessen werden konnte. Zum anderen ist der aromatische Charakter des Donorsubstrats von entscheidender Bedeutung, da sowohl die CoA-Ester verschiedener Hydroxyzimtsäuren als auch Benzoyl-CoA als Substrate verwendet werden. Aliphatische CoA-Ester wie Acetyl- oder Malonyl-CoA werden von den HCT’s nicht als Substrate akzeptiert. Mit einer analytischen Reinigung der 3’’-HCT, die säulenchromatographische Schritte beinhaltete, wurden in sechs Schritten zwei Protein-Banden mit einer Größe von 24 und 28 kDa isoliert, die mit der Enzymaktivität korrelierten. Mit einer präparativen Reinigung mit nativer Elektrophorese konnten diese beiden Banden in ausreichender Menge erhalten werden, sodass eine Sequenzierung von Peptiden möglich war. Ein Vergleich der Aminosäuresequenzen mit den in Datenbanken vorhandenen Sequenzen zeigte, dass es sich um zwei unbekannte Peptide handelt. Die Resultate der Reinigung bilden die Grundlage für molekularbiologische Arbeiten, mit denen es möglich sein sollte, enzymspezifische Klone für die 3’’-HCT und, falls die Enzyme auf Sequenzebene verwandt sind, auch für die 6’’-HCT herzustellen. Damit könnte zum ersten Mal die Sequenz einer Flavonol 3-glukosid-Hydroxycinnamoyl-Transferase aufgeklärt werden. Mit Hilfe von molekularen Sonden ließen sich die vermutete epidermale Lokalisierung der Enzyme überprüfen und UV-B-Induktionskinetiken auf Ebene der mRNA durchführen. Dabei wären vor allem Experimente mit UV-B-Intensitäten sinnvoll, mit denen die obere Grenze der Anpassungsfähigkeit der Kiefer definiert werden kann.

Sat, 1 Jan 1972 12:00:00 +0100 https://epub.ub.uni-muenchen.de/9465/1/9465.pdf Fritz, Hans; Arnhold, Marianne; Schießler, Hans; Fink, Edwin ddc:610, Medizi

Sat, 1 Jan 1972 12:00:00 +0100 https://epub.ub.uni-muenchen.de/9466/1/9466.pdf Tschesche, Harald; Fink, Edwin; Arnhold, Marianne; Fritz, Hans; Schießler, Hans ddc:610, Mediz