Kinder lernen Nachhaltigkeit

Kategorie: Umwelt  ·  Kommentare: 15

Nachhaltigkeit ist ein Wort das in aller Munde ist. Das Wissenschaftsjahr 2012 widmet sich diesem Thema mit dem Überbegriff Zukunftsprojekt Erde.
Auch das Haus der kleinen Forscher, welches bereits bei Kindern im Kindergartenalter mit der wissenschaftlichen Früherziehung beginnt, hat sich die nachhaltigen Entwicklung unserer Erde 2012 zum Jahresthema gemacht. Das Ziel ist Fragen anzugehen die sich um den Erhalt der Lebensgrundlagen unserer Erde drehen.
Spannende Versuche im Kontext von Klima- und Naturschutz können mit den Kindern durchgeführt werden und sind auf der Homepage zu finden. Die Kleinen lernen durch diese Versuche spielerisch sich an ein Thema heranzutasten, selber Lösungen zu finden und Neues zu entdecken. Der Inhalt wird demnach ganz nebenbei vermittelt und macht Spaß.

Ein Versuch dreht sich um das Thema Wasser, wie viel wann wie wo verbraucht wird und wo überhaupt im Alltag Wasser drin ist. Dabei überlegen die Kinder ob in Obst Wasser enthalten ist. Sie gehen dieser Frage nach indem sie Äpfel in Ringe schneiden und trocknen lassen. Diese Apfelringe schmecken am Abend nicht nur gut, sie sehen auch anders aus, runzlig und viel trockener. Das Wasser das in den Zellen des Apfels enthalten war ist weitgehen verdunstet und daher hat sich die Struktur der Oberfläche und auch der Geschmack verändert.

Das Haus der kleinen Forscher bietet eine ganze Reihe spannender Experimente an, die auch einfach Zuhause nachgemacht werden können.

Kinder sind von sich aus neugierig und führen viele Experimente durch. Besser geht es manchmal mit Hilfe und Anleitung, ohne aber den natürlichen Experimentierdrang zu hemmen. Ich finde es großartig, dass immer mehr Kindergärten nun zu Häusern der kleinen Forscher werden und somit viele Kinder in den Genuss einer ausgezeichneten Hilfe und Anleitung in Sachen Experimentieren und Forschen bekommen.

Jetzt zur kalten Jahreszeit experimentieren Kinder gerne mit Wasser und machen allerlei `Quatsch´ damit. So waren die Nachbarskinder so begeistert festzustellen dass das Wasser in einem Glas auf der Terrasse eingefroren war, dass sie gleich noch mehr Wasser auf den Weg spritzen um herauszufinden ob es gefriert... das tat es und seither haben wir Glatteis vor der Tür.

Autor: Ulrike Brandt-Bohne· 27.01.12 · 16:07 Uhr· 15 Kommentare

Säugetiere entstanden durch "Gentherapie"

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 15

Retrovirale Oberflächenproteine, deren Gene vor mehreren Millionen Jahren durch Infektionen übertragen wurden, sind essentiell für den funktionsfähigen Stoffaustausch über die Plazenta zwischen Mutter und Fötus. Diese Art der Genübertragung gleicht den heute verwendeten viralen Vektoren die für potentielle Gentherapieanwendungen entwickelt werden.

Ein Hauptmerkmal der Säugetiere, zu denen wir als Menschen zählen, ist die verlängerte Verweildauer des Embryos im mütterlichen Körper, wozu es der Gebärmutter und der darin gebildeten Plazenta bedarf. Dies ist ein hochspezialisiertes Gewebe, welches aus Zellen des heranreifenden Embryos sowie Zellen der mütterlichen Uteruswand gebildet wird. Die Plazenta übernimmt die Versorgung des Fötus mit Nährstoffen und Sauerstoff, schirmt ihn aber ebenfalls höchst wirksam gegen potentielle Pathogene und Giftstoffe der Mutter ab. Um diese beiden Aufgaben effektiv zu bewerkstelligen weist die Grenzschicht zwischen Mutter und Embryo eine hochkomplexe Struktur auf, die genug Schutz des empfindlichen Fötus bietet aber gleichzeitig genug Nährstoffe und Sauerstoff durchlässt, um dessen Entwicklung nicht zu beeinträchtigen.
Bei der Untersuchung der verschiedenen Plazentatiere (höhere Säugetieren (Eutheria) und manchen Beutelsäugern (Metatheria)) wurden unterschiedliche Plazentastrukturen entdeckt, was unterschiedliche Entstehungsprozesse nahelegt. In den höheren Säugetieren wird zwischen drei verschiedenen Plazentatypen unterschieden, den epitheliochorialen, endotheliochorialen und hemochorialen. Wobei es bei den ersten beiden zu einem einfacheren Gegenüberstehen der embryonalen und mütterlichen Gewebegrenzschichten kommt, hingegen bei der letzten Version, die embryonalen Grenzschichten invasiv in die Blutgefäße der Mutter vordringen, um dort den Stoffaustausch zu gewährleisten. Wir Menschen gehören zu den hemochorialen Plazentatieren.

In den letzten Jahren hat sich herausgestellt, dass ein endogenes Retrovirusprotein, das Syncytin, maßgeblich an der Ausbildung dieser plazentalen Grenzschicht beteiligt ist. Dabei werden wahrscheinlich Eigenschaften zweckentfremdet, die diesem ehemaligen retroviralen Oberflächenprotein und seinem umhüllten Viruspartikel die Infektion neuer Wirtszellen ermöglichte.

Retroviren sind eine große Familie bestehend aus (ss(+)-RNA) -Viren, deren Erbinformation aus einzelsträngiger Ribonukleinsäure (RNA) besteht. Dementsprechend benötigen sie eine reverse Transkription, die das RNA-Genom in DNA umschreibt, dies spiegelt sich auch im Namen „Retro" wieder. Auch das HI-Virus gehört als Lentivirus in diese Familie. Das virale DNA-Genom wird dann stabil ins Genom der Wirtszelle integriert und verbleibt dort um als Matritze für die Neubildung von Nachkommenviren zu dienen. Findet diese Integration in einer Keimbahnzelle, also einer Zelle oder deren Vorläufer, die zur Embryoentstehung dient statt, wird das retrovirale Gen-Element weitervererbt und besteht fortan als endogenes Retrovirus. Dies ist ein überaus häufiges Ereignis, denn das menschliche Genom besteht zu mindestens 8% aus endogenen retroviralen Elementen, die sich in verschiedenen Stadien der „Fossilisierung" befinden. Bei der Integration eines solchen Elementes kann es zur Zerstörung eines essentiellen Gens der Wirtszelle kommen und damit zu einem Stopp der Weitervererbung. Ist dies nicht der Fall führen Mutationen im Lauf der Zeit zu einer Fossiliserung, also zu Veränderungen der DNA und zum Verlust der kodierten Information. Dies wiederum kann verhindert werden, wenn ein retrovirales Gen eine neue Funktion übernimmt und damit essentiell wird. In diesem Fall führen Mutationen zu selektivem Druck und werden aussortiert. Ein Beispiel für ein essentiell gewordenes retrovirales Protein ist das Syncytin. Einstmals ein Oberflächenprotein eines Retrovirus vermittelte es dessen Infektiosität und Fusion mit der Wirtszelle. Im Lauf der Zeit wurde diesem viralen Protein eine neue Aufgabe zuteil, nämlich die Vermittlung des Zell-Zell-Kontaktes zwischen Plazenta und Uterusgewebe. Dabei greift das Protein auf seine ursprüngliche Eigenschaft der Vermittlung einer Zellmembranfusion zurück, die es im Kontext des Retrovirus ausübte. Diese Eigenschaft ist essentiell für die Entwicklung des Embryos, wie Funktionsverluststudien in Mäusen und Schafen zeigten. Außerdem wurde die Eigenschaft des Syncytin, eine Infektion zu vermitteln erhalten, wie die Ausstattung eines nicht-infektiösen Viruspartikels mit Syncytin zeigte. Denn nach der Einbringung des Oberflächenproteins konnte das entstandene Virus erneut Zellen infizieren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt könnte eine immunsupprimierende Funktion dieser Proteinklasse in der Schwangerschaft sein. Viele Retrovirale Oberflächenproteine besitzen eine solche Funktion, um den Wirt davon abzuhalten der Virusinfektion mit der vollen Härte seines Immunsystems zu begegnen. Im Kontext der Syncytine könnte auch diese Eigenschaft eine neue Funktion erhalten haben. Denn eine Schwangerschaft ist mit einer Organtransplantation mit fremdem Gewebe vergleichbar, da der Embryo, mit einer Mischung aus paternalen und maternalen Oberflächenmerkmalen ausgestattet ist. Den paternalen Anteil erkennt das Immunsystem der Mutter dabei als fremd und versucht ihn abzustoßen, ähnlich wie es bei einem transplantierten Organ der Fall wäre. Im Kontext der Sycytine könnte diese Immunsuppression zur Toleranz des embryonalen Gewebes durch das mütterliche Immunsystem beitragen.

Dass eine solche Neuvergabe von Funktionalität eines retroviralen Oberflächenproteins mehrmals in der Entwicklung der Säugetiere stattgefunden hat lässt sich aus den verschiedenen vorkommenden Syncytin Proteinen ableiten. So besitzen die verschiedenen Ordnungen der Säugetiere verschiedene Syncytine, die zwar die gleiche Funktion ausüben, in ihrer DNA-Sequenz aber so verschieden sind, dass sie von unterschiedlichen Retroviren stammen müssen. Bisher wurden die Syncytine- 1 und -2 in Primaten und Hominiden entdeckt, und weitere rerovirale Oberflächengene mit plazentaler Lokalisierung in anderen Primaten. In Nagern kommen dagegen Syncytin-A und -B. Nun wurde ein weiterer Vertreter, das Syncytin-Car1, in Fleischfressern entdeckt und gezeigt, dass dieses zwischen Katzen, Hunden und Bären geteilt wird. Dementsprechend lässt sich ein Alter dieser Retrovirusintegration ableiten, da sich die Evolutionszweige dieser Vertreter der Fleischfresser vor ca. 60 Millionen Jahren trennten. Die humanen Syncytine scheinen dagegen zwischen 40 und 25 Millionen Jahren alt zu sein.

Diese Geschichte zeigt eindrucksvoll, in welchem Maße die Evolution kreativ vorgeht (ich weiß: in der Natur gibt es keine Teleologie!). Aber die Integration und Zweckentfremdung dieser retroviralen Proteine für die Entwicklung einer höchst effektiven Methode dem Nachwuchs einen Überlebensvorteil zu verschaffen, ist doch ein großartiges Beispiel für die Möglichkeiten einer durch Auslese und Fitness getriebenen Evolution.

Cornelis, G., Heidmann, O., Bernard-Stoecklin, S., Reynaud, K., Veron, G., Mulot, B., Dupressoir, A., & Heidmann, T. (2012). PNAS Plus: Ancestral capture of syncytin-Car1, a fusogenic endogenous retroviral envelope gene involved in placentation and conserved in Carnivora Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1115346109

Autor: Felix Bohne· 27.01.12 · 11:48 Uhr· 15 Kommentare

Hochauflösendes Bild der Erde - Blaue Murmel

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 6

Die amerikanische Weltraumbehörde (NASA) hat ein wunderbares und extrem hochauflösendes Bild der Erde ins Netz gestellt. Es stammt aus einer Reihe die sich "Blue Marble" (Blaue Murmel) nennt.

Und hier noch ein Detail:

Runterladen kann man das Bild hier bei NASA Goddard Photo and Video in verschiedenen Größen. Die Aufnahme stammt von einem Satelliten namens Suomi NPP. Weiter so!

Autor: Felix Bohne· 26.01.12 · 17:40 Uhr· 6 Kommentare

Perfluorierte Kohlenstoffverbindungen schädigen Impfschutz von Kindern

Kategorie: Medizin  ·  Kommentare: 46

Eine Dänische Forschergruppe hat bei der Untersuchung von Neugeborenen und deren Verlaufsuntersuchung über sieben Jahre festgestellt, dass die Produktion impfinduzierter Antikörper mit der Belastung durch der perfluorierten Kohlenstoffverbindungen abnahm. Das ist alarmierend, da die beobachteten Verringerungen bis zu einem nicht mehr gegebenen Impfschutz gegen Tetanus und Diphterie führten.

Perfluoroctansulfonat (Bild: Wikipedia)

Die Stoffgruppe der perfluorierten Kohlenstoffverbindungen setzt sich aus Molekülen zusammen, die Kohlenwasserstoffverbindungen ähneln, jedoch sämtliche Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt wurde. Die bekanntesten Vertreter und auch die am besten untersuchten sind Perfluoroctansulfonat (PFOS) und Perfluoroctansäure (PFOA). Diese Stoffe sind ausgesprochen stabil und können durch keinen bekannten biologischen Prozess abgebaut werden. Die Halbertszeitim Menschen beträgt etwa vier Jahre, um aufgenommene Substanzen wieder auszuscheiden. In Tierversuchen führte eine erhöhte Aufnahme dieser Stoffe ein gesteigertes Risiko für Leber-, Schilddrüsen- und Brustkrebsraten, wobei die verabreichten Konzentrationen in diesen Versuchen zu Blutwerten führten, die weit über den im Menschen ermittelten Werten lagen. Außerdem handelt es sich um eine rein anthropogen erzeugte Substanz, die so in der Natur nicht vorkommt.

Da es sich bei diesen Chemikalien um wichtige Bestandteile industrieller Fertigungsprozesse handelt, die wichtigste Eigenschaft ist wohl die Verringerung der Haftung an Oberflächen, kam es in den letzten Jahrzehnten zu einer zunehmenden Anreicherung dieser Stoffe in der Natur und auch im Menschen.

Die dänischen Forscher rekrutierten eine Gesamtzahl von 656 Neugeborenen auf den Färöer Inseln, die sich verstärkt von Meerestieren ernähren, was aufgrund der starken Belastung dieser Nahrungsmittel zu einer gesteigerten Aufnahme von PFOS und PFOA führt. Auf den Färöer Inseln wird standardmäßig mit 3, 5 und 12 Monaten gegen Diphterie und Tetanus geimpft und im 5 Lebensjahr noch eine Booster-Impfung vorgenommen. Von diesen 656 Studienteilnehmern vervollständigten letztendlich 464 die Studie, wobei Blutuntersuchungen zu Beginn der Studie, vier Wochen nach der Booster-Impfung und im 7 Lebensjahr stattfanden.
Die Belastung mit perfluorierten Kohlenstoffverbindungen wurde in den Müttern in der 32. Schwangerschaftswoche und in den Kindern zu den Blutuntersuchungen ermittelt. Außerdem wurde die Antikörperproduktion der Kinder gegen die Geimpften Antigene untersucht.

Dabei zeigte sich, dass die Antikörperproduktion umgekehrt proportional zur Belastung mit PFOS und PFOA war. Es also mit steigender Belastung zu einer signifikanten Abnahme der Antikörperproduktion kam. Am klarsten stellt e sich dies für die PFOS-Verbindungen und die Diphterie-Impfung vor dem Booster dar, wobei eine zweifache Steigerung von PFOS im Serum der Patienten in einem fast 40%igen Verlust der Diphterie spezifischen Antikörper resultierte. Die negative Korrelation zwischen Belastung und Antikörperverlust waren aber auch im siebten Lebensjahr und für die Tetanusimpfung signifikant. Insgesamt verursachten eine prä- und postnatale Belastung mit PFOS sowie eine postnatale Belastung mit PFOA zu den benannten immunotoxischen Befunden und gesteigerten Wahrscheinlichkeiten eine protektive impfinduzierte Antikörperkonzentration zu verfehlen.

Es könnte sich hierbei um ein tatsächlich globales Problem handeln, da eine derartige Umweltbelastung möglicherweise zu einem Unwirksam Werden der heute üblichen protektiven Impfungen führen könnte. Die Auswirkungen einer solchen Entwicklung wären in vieler Hinsicht fatal. Außerdem könnten diese Ergebnisse auf einen viel weiter reichenden immuntoxischen Effekt hinweisen, dessen Tragweite wir bis heute noch nicht abschätzen können.
Das Europäische Parlament hat bereits im Oktober 2006 einem weitgehenden Verbot der perfluorierten Kohlenstoffverbindungen zugestimmt, doch die Langlebigkeit dieser Substanzen in der Umwelt wird eine Entsorgung und die Entfernung aus den Nahrungsketten sehr schwierig machen.

Grandjean, P., Andersen, E., Budtz-Jorgensen, E., Nielsen, F., Molbak, K., Weihe, P., & Heilmann, C. (2012). Serum Vaccine Antibody Concentrations in Children Exposed to Perfluorinated Compounds JAMA: The Journal of the American Medical Association, 307 (4), 391-397 DOI: 10.1001/jama.2011.2034

Info zu perfluorierten Kohlenstoffverbindungen des Helmholtz Zentrum MÜnchen/GSF

Autor: Felix Bohne· 25.01.12 · 13:08 Uhr· 46 Kommentare

Dies und das zu Vitaminen

Kategorie: Medizin  ·  Kommentare: 35

Es ist die kalte Jahreszeit, viele sind `erkältet´ und daher soll man brav Vitamine nehmen um das Immunsystem zu stärken. Da ich in letzter Zeit immer wieder etwas zum Thema Vitamine gehört, gelesen oder gesehen habe, möchte ich hier ein paar Beispiele nennen.

Neulich erzählte mir ein Taxifahrer er sei noch nie erkältet gewesen. Er wolle es gern mal sein um zu wissen wie sich das anfühle. Er glaube nicht, dass er so einen gesunden Körper habe der nicht krank werden kann, er esse nur immer ganz viele Zitrusfrüchte - aber nur im Winter. Sein Körper verlange förmlich danach und würde sich, seiner Meinung nach, das holen was er braucht. Der Mann hat gar nicht so unrecht. Denn seiner Meinung nach ist es besser Medikamente weg zu lassen wenn man auf natürlichem Wege dem Körper etwas Gutes tun kann und das ist eine sehr gute und richtige Ansicht. Dennoch wird der Mann ein sehr gut funktionierendes Abwehrsystem haben, da er ja täglich einer Vielzahl von Erregern ausgesetzt ist in seinem Beruf aber dennoch nicht erkrankt. Es gibt ja auch Studien die den positiven Effekt von Vitamin C auf das Immunsystem hervorheben. Dies heißt aber leider nicht dass die Einnahme von Vitaminen in konzentrierter Form per se gut ist.
Viel Frisches essen scheint eine gute Idee zu sein. Da erinnere ich mich an eine Sendung die versuchte das Schock gefrohrene Gemüse mit dem Frischen auf ihren Vitamingehalt hin zu vergleichen. Auch hier galt Frisch als gute Wahl. Wenn das Gemüse allerdings mehrere Tage unterwegs war zwischen Ernte und dem Teller, so sank der Vitamingehalt so drastisch, dass teilweise fast nichts mehr enthalten war. Fazit: Es sollte alles so schnell und schonend wie möglich verarbeitet werden, um einen hohen Vitamingehalt zu garantieren.

Die Zubereitung der Speisen ist ein wichtiger Schritt bei dem viele Vitamine zerstört werden. So ist die` böse´ Mikrowelle ja schon verpönt als Nahrungszubereitungsgerät. Wenn man sich jedoch den Beitrag von Vince Ebert anschaut (Wissen vor Acht ), so erfährt man, dass die Mikrowellen den Vitaminen gar nichts Böses tut. Es ist vielmehr die Hitze, welche den Schaden anrichtet. Da Mikrowellen die Eigenschaft besitzen Wassermoleküle in Schwingung zu versetzen und dadurch Hitze zu erzeugen, schaffen sie viel schneller und effektiver hohe Temperaturen. Somit schont die Mikrowelle die Vitamine im Vergleich zu Kochen oder Dämpfen sogar.

VIEL hilft VIEL?
Aber zurück zu den Vitaminen die munter eingenommen ein gesünderes Leben versprechen. Die guten bösen Vitamine - haben sie ihre Rolle als natürliche Heilmittel verloren? Nein, haben sie nicht. Nur die Einnahme von künstlichen Vitaminpräparaten wird immer kritischer angesehen.
In einem Artikel der WissensWerkstatt wird das Thema Vitamine behandelt. Der Autor zitiert neue Studien, welche `neue Zweifel an Vitaminpräparaten´ aufzeigen. Hier werden eine ganze Reihe von Studien aufgeführt, bei denen die zusätzliche Gabe von Vitamin A und oder E die gemessenen Patientenwerte eher verschlechterten, zu höheren Sterberaten, mehr Schlaganfällen oder sonstige negative Auswirkungen führten. Sehr viele Menschen glauben sich durch die Supplementierung mit Vitaminen und Mineralstoffe aus der Apotheke oder dem Supermarkt etwas Gutes zu tun. Doch hier wird zusammengefasst wie Vitamine hochdosiert Schaden anrichten können.
Auch bei Spiegel online (http://www.spiegel.de/wissenschaft/medizin/0,1518,809517,00.html) wurde das Thema aufgegriffen und kritisch kommentiert.

Leider funktioniert und floriert das Geschäft mit den Nahrungsergänzungsmitteln und Co ganz wunderbar. Da ist es wichtig dass weiter geforscht und Aufklärung betrieben wird.

Ich habe auch bei einem Beitrag mitwirken können (Quarks &Co, WDR, 24.01.2011, 21:00), der das Thema künstlicher Vitaminpräparate aus der Apotheke behandelt und hinterfragt. Dabei geht es vor allem um die vielen Versprechungen die auf der Verpackung stehen, die genauen Aussagen für was das Produkt alles gut sein soll. Es ist faszinierend wie genau die Definitionen sind und wie sie einen beeinflussen. Obwohl ich nicht an die Notwendigkeit derartiger Präparate glaube, so wollte ich doch am liebsten mit vielen bunten Päckchen aus der Apotheke laufen. Da gibt es was für Kinder bestimmter Altersgruppen, für Männer, für Frauen, für Jung und Alt, burn out, Stress, allerlei Beschwerden. Und alle versprechen sie einen Tag voller Vitalität, Sonnenschein und Wohlbefinden oder gar Heilung. Der genauere Blick auf die Beipackzettel weist meist schon allgemeinere Aussagen auf, die etwas schwammiger sind. In dem besagten Beitrag ging es darum, anhand eines Beispiels, herauszufinden wie fundiert die Aussagen sind. Es wurden Details erfragt und mit Experten gesprochen. Summa Summarum: Keine eindeutigen Beweise liegen vor. UND: die Natur kann es meist besser. Sprich, wenn keine Erkrankung vorliegt, kein akuter Mangel der von einem Arzt diagnostiziert werden sollte, so ist eine ausgewogene Ernährung immer noch die beste Wahl. Dieser Meinung war ich schon vorher, dennoch ist es interessant dies bestätigt zu bekommen. Dabei geht es mir nicht nur darum, dass nicht genug Beweise in Form von entsprechenden Studien vorliegen. Es geht auch um die Erklärung, welche die Ernährungswissenschaftlerin Brigitte Bäuerlein mir auf meine Frage hin gab. Sie sagte es reiche im Allgemeinen aus, wenn man sich einfach nur ausgewogen ernähre. Ich wollte von ihr wissen ob man auch zu viel Vitamine zu sich nehmen kann. Schließlich kann das in der Tablettenform ja schädlich sein. Was ist also wenn ich vor lauter gesundem Leben täglich zu viel Saft trinke, Karotten, Spinat und Co esse? Sie grinste und meinte nur, dass der Körper dies regulieren könne. Er nehme sich was er braucht, der Rest geht einfach wieder auf natürlichem Wege raus. Außerdem würde der Körper die Aufnahme schon alleine dadurch regulieren, dass er eine gewisse Zeit brauche bis die Stoffe aus der Nahrung aufgenommen werden um ins Blut zu gelangen. Dies sei bei der Einnahme von Vitamincocktails oft nicht der Fall. Sie sind oft so aufbereitet, dass der Körper große Mengen eines Stoffes oder einer Kombination mehrerer Stoffe plötzlich im Blut habe. Ein weiterer Aspekt ist der, dass die Zusatzstoffe, wie die Sekundären Pflanzenstoffe, die meist auch im Mix enthalten sind, gar nicht nachweislich zur Aufnahme der Vitamine dienlich sind. In der Natur helfen solche Sekundären Pflanzenstoffe als Transportvehikel. In künstlich hergestellten Präparaten die nicht genau aufeinander abgestimmt sind, ist ihre Funktionalität als Shuttle nicht unbedingt gegeben.

Vitamine sind und bleiben sicher ein Thema. Sie haben durch ihre Vielfältige und essentielle Funktion einen hohen Stellenwert. Es gilt ja auch noch herauszufinden ob sich die Ergebnisse vieler Studien auf den Menschen übertragen lassen und Vermutungen bald zu Beweisen werden. Viele Krankheiten, so auch die Makulare Degeneration werden mit Vitaminpräparaten behandelt. Ob es etwas bringt ist noch nicht belegt. Einzelne wissenschaftliche Arbeiten hypothetisieren, dass zusätzliche Vitamine für einer bessere Durchblutung des Auges sorgen könnten. Somit würde das Voranschreiten der Erkrankung verlangsamt und die zwangsläufige Sehstörung bis hin zur Blindheit heraus gezögert.

Wiegesagt, Vitamine bleiben spannend.

Links:

Wissen vor Acht, Thema Mikrowelle

Wissenswerkstatt:

Quarks und Co, WDR Medikamentensendung 24.01.2012, 21:00 h:

Autor: Ulrike Brandt-Bohne· 24.01.12 · 21:45 Uhr· 35 Kommentare

Sollten die USA Forschungsergebnisse zur H5N1-Influenza kontrollieren?

Kategorie: Medizin  ·  Kommentare: 7

Im letzten Monat wurden zwei Manuskripte zur Publikation bei Science und Nature eingereicht, die beschrieben, wie man das hoch gefährliche H5N1-Vogelgrippe in Kleinsäugern so modifizieren kann, dass eine Tröpfchenübertragung ermöglicht wird. Danach brach eine Debatte aus, ob solche Daten publiziert werden dürften, die auch hier bei Weitergen geführt wurde.

Influenzavirionen (Bild: Wikipedia)

Die detaillierten Informationen dieser Manuskripte könnten im Falle einer natürlichen Anpassung des Vogelgrippevirus an die Tröpfcheninfektion von essentieller Bedeutung sein um schnell genug Gegenmaßnahmen wie Impfstoffe oder antivirale Medikamente zu entwickeln. Das US National Science Advisory Board for Biosecurity (NSABB), also ein US-amerikanisches Beratergremium, das für die Einstufung von biologischer Sicherheit zuständig ist, schlug den Journalen Nature und Science letztlich vor, detaillierte Abschnitte aus dem Material & Methoden-Teil der Publikationen zu entfernen, da diese als Bauanleitung für Biowaffen eingesetzt werden könnten. So etwas gab es noch nie in der Geschichte naturwissenschaftlicher Publikationen. Man wolle den Zugang zu den Daten zwar für ausgewählte Wissenschaftler dieses Fachgebietes freigeben, doch wie diese auszuwählen seien, wurde noch nicht benannt. Das alles schlug natürlich mächtige Wellen und nun gab das Journal Nature in der Kategorie Comment einer Reihe von Spezialisten die Chance sich zur Sachlage zu äußern (hier der Orginalartikel: Preventing Pandemics: The fight over Flu).

1. Ron Fouchier & AB Osterhaus: Globalisiere die Diskussion
Die Kommentatoren, eines der beiden Manuskripte stammt aus ihrem Labor an der Erasmus Universität in Rotterdam, Holland, stellen nicht grundsätzlich die Einschränkungen durch die amerikanische Biosicherheitsbehörde in Frage stellen aber fest, dass eine solche Diskussion im globalen Rahmen stattzufinden hat. Da die meisten Gesundheitsrisiken mit dem Vogelgrippevirus in Asien auftreten, sollten Vertreter dieser Länder an der Entscheidungsfindung beteiligt sein. Eine Risikoeinschätzung solcher Tragweite sollte von einem internationalen Gremium getroffen werden!

2. John Steinbruner: Ein System für redigierte Publikationen
J. Steinbruner ist Direktor des Center for International and Security Studies in Maryland und seiner Meinung nach sollte die Kontrolle solcher Interventionen einer bereits bestehenden internationalen Gesundheitsorganisation wie der WHO überlassen werden. Für den Autor ist es ein Unding, dass eine nationale Behörde, die maßgeblich der inländischen Terrorismusabwehr verschrieben ist als Organ für die Einschätzung eines internationalen Risikos dienen soll, sei es gesundheitlicher oder terroristischer Natur.

3. Kwok-Yung Yuen: Die Hong Kong Perspektive
Als Lehrstuhlinhaber für Infektionskrankheiten an der Universität in Hong Kong benennt der Autor die Wichtigkeit dieser Informationen um eine künftige verheerende Pandemie mit ähnlichen Viren zu verhindern, oder sich zumindest angemessen darauf vorzubereiten. Doch er akzeptiert auch die Einschränkungen der NSABB, mit Verweis auf die Pesterreger (Yersinia pestis), die im Sino-Japanischen Krieg bewusst durch infizierte Flöhe freigesetzt wurden und zu Pestausbrüchen führten. Letztendlich ist er der Meinung, dass eine Zensur dem Mißbrauch von Schurkenstaaten keinen Einhalt gebieten kann, durchaus aber der Forschung, die das wichtigste Gegenmittel darstellen könnte. Er schlägt eine kontrollierte Veröffentlichung an ausgewählte Personen vor, zum Beispiel den Direktoren der Labore des WHO-Grippeüberwachungsnetzwerkes.

4. D. A. Henderson: Die ultimative biologische Bedrohung
Als Direktor des Center for Biosecurity an der Universität Pittsburgh ist D. A. Henderson der Meinung, dass die Blaupause für die Entwicklung eines dermassen gefährlichen Virus nicht veröffentlicht werden sollte. Mit der Kapazität fast die Hälfte der Infizierten zu töten (H5N1) und der neu generierten Übertragungsrate eines pandemischen Grippevirusstammes, stellt dies seiner Meinung nach eine zu große Bedrohung in den Händen von Terroristen dar.

5. Lynn Klotz & Ed Sylvester: Angst vor Laborinfektionen
Die Autoren, vom Center for Arms Control and Non-Proliferation (Waffenkontrollbehörde) in Washington DC und der Walter Cronkite School für Journalismus an der Arizona State Universität, machen sich mehr Sorgen um eine zufällige Freisetzung eines gefährlichen Pathogens aus einem der Forschungslabore, die weltweit mit potentiell gefährlichen Krankheitserregern arbeiten. Sie haben eine Studie angestellt, die die Wahrscheinlichkeit eines ungewollten Entweichens aus Laboratorien berechnet und kamen auf einen Risikofaktor von 80% in vier Jahren, bei der Einbeziehung von 42 Laboratorien, die weltweit an potentiell tödlichen, pandemischen Erregern wie SARS oder dem wiederbelebten Grippevirusstamm der Pandemie von 1918 arbeiten. Im Vergleich zu den ca. 30 jährigen Abständen der natürlich auftetenden Grippepandemien sei dies ein vielfaches Risiko. Deshalb schlagen sie strengere Sicherheitmaßnahmen wie Quarantänevorschriften für Mitarbeiter solcher Labore vor, die Umgang mit den Erregern haben.

6. Jeffery K. Taubenberger: Erforscht wie das Virus den Wirt wechselt
Der Lehrstuhlinhaber für Virale Pathogenese und Evolution am US-amerikanischen Nationalen Institut für Allergie und Infektionskrankheiten forscht selbst am Grippevirus. Seine Gruppe hat das Genom des Pandemievirus der Spanischen Grippe von 1918 entschlüsselt und damit neue Forschungsergebnisse zum Wirtswechsel erbracht. Dabei zeigte sich, daß die Anpassungen, die eine Wirtswechsel von Tier zu Mensch ermöglichen multifaktoriell sind und sich beispielsweise zwischen den beiden pandemischen H1N1 Viren von 1918 und 2009 unterschieden. Seiner Meinung nach braucht es die freie Forschung und das damit verbundene freie Einbringen von Ideen vieler talentierter Wissenschaftler. Aber auch eine Kontrolle, um einen Missbrauch bestmöglichst zu kontrollieren hält der Autor für notwendig.

7. Richard H. Ebright: Begrenzung der Risiken einer Freisetzung
R.H. Ebright von der Abteilung für Chemie und chemische Bilogie der Rutgers Universität, ist für eine starke Kontrolle der forschenden Laboratorien, um eine ungewollte Freistzung eines potentiell verheerenden Erregers zu unterbinden. Er sieht ein hohes Risiko in der ungewollten Infektion eines Mitarbeiters und der unkontrollierten Verbreitung oder sogar der gewollten Freisetzung durch einen verwirrten oder verärgerten Mitarbeiter, wie im Falle des Anthraxerregers in den USA. Er schlägt harsche Kontrollmaßnahmen und die Hochstufung der besagten Erreger in die höchste Sicherheitsstufe S4 vor, um die Kontrolle so strikt wie möglich zu implementieren. Seiner Meinung nach sollte es ein Organ geben, dass solche Forschungsvorhaben vor Beginn der selben kontrolliert und im Zweifelsfall direkt unterbindet.

8. David L. Heymann: Wir werden immer Vakzine brauchen
D.L. Heyman, Direktor des Zentrum für Globale Gesundheit am Chatham House, London, weist darauf hin, dass die molekularbiologischen Technikneuerungen der letzten Jahre es ermöglicht haben, potentiell ausgerottete Erreger wie zum Beispiel das Poliovirus, de novo zu synthetisieren, ohne die Notwendigkeit eines eingelagerten Vorrats. Eine Studie ergab, dass eine Neusynthese des ausgerotteten Pockenvirus unter Verwendung öffentlich zugänglicher Sequenzdaten ca. 200 000 Dollar kosten würde. Auch die benötigten Methoden sind mehr oder weniger frei zugänglich. Darum argumentiert der Autor, dass wir auch in Zukunft Forschung benötigen werden um Gegenmaßnahmen wir Impfstoffe gegen potentielle neue Erreger zur Verfügung zu haben.

Ich finde es überaus interessant zu sehen wie unterschiedlich die Meinungen all dieser Spezialisten ausfallen. Von vollständiger Forschungsfreiheit bis zu totaler Kontrolle mit maximaler Sicherheit. Ich schliesse mich eher den gemässigten Meinungen an, da ich mir sicher bin, dass eine Redigierung das Durchsickern solcher Informationen nicht dauerhaft verhindern kann. Außerdem glaube ich nicht, dass es mit der nötigen Infrastruktur und dem Fachwissen so kompliziert ist, alleine durch trial-and-error ähnliche Ergebnisse zu erzielen. Und auch der Zugang zu beispielsweise H5N1-Vogelgrippeviren ist wahrscheinlich nicht zu kompliziert, wenn man sich eine Zeit in Asien frei bewegen würde und die nötigen Mittel zur Verfügung hätte. Deshalb würde ich mich für eine freie Forschung entscheiden, um potentiellen Gefahren vorzubeugen und nicht der Tabuisierung derselben unter dem Vorwand der Sicherheitsschaffung. Die Überwachung der ntürlich auftetenden Erreger sollte dabei, wie es die WHO Überwachungsnetzwerke bereits tun, von einem internationalen Gremium übernommen werden, dessen Vertreter im Falle eines potentiellen Ausbruchs, gemeinsam mit nationalen Organisationen schnell Sicherheitsmaßnahmen ergreifen können.

Wie seht ihr das?

Autor: Felix Bohne· 20.01.12 · 11:17 Uhr· 7 Kommentare

Würgeschlangen messen den Herzschlag ihrer Opfer

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 29

Viele Schlangen besitzen keine Giftdrüsen um ihre Opfer zu töten und verlassen sich dabei auf iheren muskulösen Körper. Mit diesem umschlingen sie ihr Opfer und erdrosseln es so lange bis der Tod eintritt. Doch wie wissen sie wann dies der Fallist?
Forscher um Charles F. Zwemer vom Dickinson College haben sich diese Frage auch gestellt und fanden heraus, daß die Schlangen, in diesem Fall Boa constrictors, sich am Herzschlag ihres Opfers orientieren und die Umklammerung erst lösen, wenn der Herzschlag aussetzt.

Um dies zu untersuchen benutzten die Forscher sowohl wild gefangene Schlangen als auch in Gefangenschaft aufgezogene. Diese beiden Gruppen unterscheiden sich in ihrer Diät: DIe wilden Tiere ernährten sich natürlich von lebender Beute, während die in Gefangenschaft gehaltenen Tiere mit toten Beutetieren versorgt wurde.
Durch die Einpflanzung von hydraulischen Ducksensoren und Herzattrappen in Rattenkadaver konnten die Forscher den Herzschlag eines lebenden Beutetieres simulieren und gleichzeitig den von der Schlange ausgeübten Druck messen.
Die beiden Gruppen wurden nun mit den präparierten Rattenkadavern konfrontiert, entweder mit oder ohne simulierten Herzschlag. In beiden Fällen griffen die Schlangen zu, doch die Dauer und Intensität des Würgens war deutlich vom simulierten Herzschlag abhängig. So war die Würgedauer mit simuliertem Herzschlag mit ca. 20 min fast doppelt so lang wie ohne und die Intensität unterschiedlich beim Vergleich von wilden und in Gefangenschaft aufgewachsenen Tieren. Daraus ergibt sich ein eindeutiger Beweis, daß Würgeschlangen den Herzschlag ihres Opfers wahrnehmen können und diesen als Messung für den Eintritt des Todes verwenden. Ausserdem lässt es den Schluß zu, daß dieses Verhalten angeboren ist, die angewandte Intensität des Würgens aber auf Erfahrungen basiert.
Eine Hypothese für die Entwicklung dieses Verhaltens liefern die Forscher gleich mit. Säugetiere und Vögel sind sehr empfindlich gegen den beim Würgen entstehenden Sauerstoffmangel und sterben relativ schnell. Ein so ausgeklügelter Mechanismus wäre für das erlegen solcher Beute gar nicht erforderlich. Es könnte jedoch sein, daß sich der Mechanismus entwickelte, als Würgeschlangen Jagd auf andere Reptilien machten und diese sind viel resitenter gegen Sauerstoffentzug. So können manche Leguane Stunden unter Wasser verbringen und ihren Herzschlag bis auf einen Schlag pro fünf Minuten reduzieren. In einem solchen Fall wäre es hilfreich den genauen Todeszeitpunkt der Beute durch Wahrnehmung deren Herzscghlag ermitteln zu können.

Boback, S., Hall, A., McCann, K., Hayes, A., Forrester, J., & Zwemer, C. (2012). Snake modulates constriction in response to prey's heartbeat Biology Letters DOI: 10.1098/rsbl.2011.1105

Autor: Felix Bohne· 18.01.12 · 17:04 Uhr· 29 Kommentare

A Scientist a day

Kategorie: Medizin·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 9

Seid Ihr NaturwissenschaftlerInnen? Habt Ihr einen Naturwissenschaftlichen Hintergrund? Kommuniziert Ihr Wissenschaft? Kennt Ihr jemanden, der diesem Profil entspricht und den/die Ihr gerne vorstellen möchtet oder über den/die Ihr mehr erfahren wollt? Dann seid Ihr Kandidaten für `A Scientist da day´.

Mehr zum Projekt `A Scientist a day´

Nach dem Motto `Gib der Wissenschaft ein Gesicht´ wird `A Scientist a day´ den/die WissenschaftlerIn oder jene, die Wissenschaft vermitteln, vorstellen. Die Idee dahinter - der Wissenschaft ein Gesicht geben. Es soll das längst überholte Bild des verrückten kitteltragenden Wissenschaftlers ins rechte Licht gerückt (oder bestätigt?) werden. Das Kennenlernen der vorgestellten Personen ermöglicht einen Blick hinter die Kulissen. Dadurch soll die Distanz und Zurückhaltung gegenüber wissenschaftlichen Themen geschmälert oder gar auflöst werden.

Nimm teil an `A Scientist a day´. Stelle Dich oder einen Kollegen/Bekannten vor. Empfehle das Projekt weiter. Sag uns über wen Du gerne mehr erfahren würdest. Nutze diese Gelegenheit um die Wissenschaft mal aus einem anderen Blickwinkel zu zeigen.

Wie das geht? Ganz einfach, einige wenige Fragen beantworten, ein Foto schicken und der Rest wird von uns erledigt.

Wohin schicken? An info(at)science-meets-society.com

Wann? Voraussichtlicher Start ist der 01.04.2012 - das ist kein Scherz!

Wo? `A Scientist a day´ wird auf www.Science-meets-society.com präsentiert. Begleitende Artikel wird es auch hier auf Scienceblogs geben.

Wir freuen uns über Eure Beteiligung und Anregungen.

Der Fragenkatalog:

Personenfeld:
Foto(s) des Wissenschaftlers/der Wissenschaftlerin und /oder seines/Ihres Teams (darf lustig sein...)
Name, Alter, Geschlecht, aktuelle Beschäftigung

1. Wie bist Du zur Wissenschaft gekommen - die Entstehungsgeschichte...

2. Bist Du dort gelandet wo Du Dich anfangs gesehen hast? Wo bist Du jetzt und warum?

3. Was ist Deine größte wissenschaftliche Errungenschaft?

4. Was ist Deiner Meinung nach DIE größte/wichtigste wissenschaftliche Errungenschaft/Neuerung?

5. Wer ist für Dich der/die größte WissenschaftlerIn aller Zeiten?

6. Welche Frage der Wissenschaft würdest Du gerne beantwortet haben?

7. Welche(n) Organismus/ Krankheit/ Stoffwechselweg/ Formel/ Phänomen hättest Du gerne benannt und wie würde der Name lauten?

8. Was sollte an der Wissenschaft anders sein?

9. Wie sieht für Dich die Wissenschaft der Zukunft aus?

10. Was war/ist der größte Fehler/ das größte Manko der Wissenschaft?

Mehr dazu auf Science-meets-society.com

Projektvorstellung

Konzept und Fragenkatalog

Autor: Ulrike Brandt-Bohne· 17.01.12 · 23:08 Uhr· 9 Kommentare

Ein weiterer Punkt für die frühzeitige HAART-Therapie für HIV-Infizierte

Kategorie: Medizin·ScienceBlogs Kategorien  ·  Kommentare: 8

Ich habe gerade einen Beitrag über die Vorteile der frühzeitigen antiretroviralen Therapie in Lebensgemeinschaften mit einem infizierten Partner geschrieben. Es konnte gezeigt werden, daß dieser therapeutische Ansatz die Weitergabe des HI-Virus innerhalb der Partnerschaft um fast 96% verringerte, also ein grossartiges Ergebnis.
Jetzt ist eine weitere Fachpublikation veröffentlicht worden, die eine ganz andere Facette der HIV-assoziierten Pathologie beleuchtet. Den Verlust an naiven T-Zellen, also Immunzellen, die noch auf kein Antigen/Immunogen spezialisiert sind. Diese Zellen sind für die Neuetablierung einer Immunantwort gegen einen potentiellen Krankheitserreger wichtig und werden während dem akuten Verlauf der Infektion zerstört. Durch die Vervielfältigung des Virus werden die CD4-positiven Wirtszellen zerstört oder von zytotoxischen T-Zellen der Immunantwort durch Apoptoseinduktion getötet.

Das HIV beim Verlassen der Wirtszelle (Wikipedia)
Doch selbst nach dem Beginn der antiretroviralen Therapie kann die Rekonstitution, also die Erholung dieser Zellpopulation, problematisch sein. Dies läßt den Patienten im Zustand einer relativen immunologischen Wehrlosigkeit zurück, da ihm das Reservoir an frischen T-Zellen fehlt um neue Immunantworten zu generieren. Dieser Vorgang und die zugrundeliegenden Mechanismen konnten nun durch Wissenschaftler um Ashley T. Haase an der University of Minnesota aufgeklärt werden (1). Es kommt im akuten Stadium der HIV-Infektion zu einer chronischen Immunaktivierung, die die Beschädigung des lymphatischen Gewebes mit sich bringt. Dabei wird eine Fibrose des retikulären Bindegewebes verursacht, es werden Collagenfasern abgelagert welche die Struktur des Gewebes verändern und zu Funktionsstörungen führen. Dabei werden auch die sogenannten fibroblastischen Retikulumzellen in Mitleidenschaft gezogen, die eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Überlebenssignalen (Interleukin-7-Sekretion) besitzen. Ohne diese Signale werden naive T-Zellen in die Apoptose getrieben und gehen verloren. Ein frühzeitiger Behandlungsstart mit HAART konnte diesen zerstörerischen Prozess verhindern, da es zu einer Eingrenzung der immunvermittelten Entzündung und der damit einhergehenden Fibrose kam. Und dies bewirkte, daß sich die Populationen naiver T-Zellen sehr viel besser Erholen konnten, als es bei Patienten mit fortgeschrittener Fibrose der lymphatischen Gewebe der Fall war. Es konnte ein quanttitativer Zusammenhang zwischen der Schwere der Fibrose und der Einschränkung der Rekonstitution der T-Zellpopulation gezeigt werden.
Eine grossartige Arbeit und ein weiterer Grund möglichst früh mit der antiretroviralen Therapie zu beginnen, um dem infizierten Patienten ein möglichst normales Leben zu ermöglichen.

(1) Ming Zeng et al. Lymphoid Tissue Damage in HIV-1 Infection Depletes Naive T Cells and Limits T Cell Reconstitution after Antiretroviral Therapy. 2012 Jan PLOS PATHOGENS. doi:10.1371/journal.ppat.1002437

Autor: Felix Bohne· 16.01.12 · 14:29 Uhr· 8 Kommentare

Endlich ein Therapiewegweiser?

Kategorie: Medizin  ·  Kommentare: 36

Es gibt heutzutage ja Heilungsversprechen der verschiedensten Orientierung. Und auch in den Kommentaren wurde schon einiges Diskutiert. Darum hier ein kleiner Wegweiser.
Was gibt es denn zur Auswahl? Da wären Homöopathie, Bachblüten, Feldenkrais und Alexandertechnik um mit den vergnüglichsten zu beginnen, dann die Naturheilmittel und therapeutischen Ergänzungsmittel, deren Wirkung ich in den meissten Fällen aber auch eher skeptisch gegenüber stehe. Ausserdem finden sich noch die guten alten "fass-mich-an"-Methoden wie Chiropraxis und Osteopathie und alles "traditionelle" wie chinesische und tibetische Medizin und Reiki, Ayuverda und wie sie alle heissen. Ich oute mich hier jetzt mal als Anhänger der guten alten Schulmedizin, auch wenn ich zugeben muß, daß ich mein Ekzem mit Nachtkerzensamenöl behandle und das "Gefühl" habe es hilft (dabei handelt es sich aber nur um Hörensagen und nicht um eine doppelblind randomisierte klinische Studie!).
Auch noch zu benennen sind die ganzen wirklich abgedrehten Dinge wie Geistheilung, Handauflegen und Wünschelrutenlaufen und die religiösen Heiler, aber jetzt langt es auch.
Da es mitunter sehr schwierig sein kann sich in diesem Wust des therapeutischen Angebots zurechtzufinden, hier ein kleiner Wegweiser aus der Wissenschaftscomikschmiede Sci-ence.org von Maki Naro und Nadir Balan. Da weiß man dann endlich mal Bescheid:

Die "Red Flags of Quackery v2.0"

Autor: Felix Bohne· 13.01.12 · 08:35 Uhr· 36 Kommentare

In eigener Sache - Ergebnisse aus dem Postdoc

Kategorie: Medizin·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 6

Ich hab meinen vierjährigen Postdoc in Barcelona hinter mir und eine neue Stelle angenommen. Und glücklicherweise hat es auch geklappt aus den Ergebnissen im sonnigen Süden ein Manuskript zusammenzuschreiben und dieses in einem Fachjournal zu publizieren. Und weil dem so ist will ich diejenigen, die sich für sowas interessieren damit unterhalten.

Der Titel der Arbeit lautet:
Intra-graft expression of genes involved in iron homeostasis predicts the development of operational tolerance in human liver transplantation.

Ich habe mich also mit Lebertransplantationspatienten beschäftigt, die mindestens drei Jahre zuvor ein Spenderorgan verpflanzt bekamen. In diesen Patienten ist es möglich die immunsuppressiven Medikamente schrittweise zu verringern, was zu einem immunologischen Tolerieren des Spenderorganes führt. Das weiß man, da es diverse non-konforme Patienten gab, die ihre Medikamente in Eigenregie absetzten, aber auch schwere Infektions- oder Tumorerkrankungen ein Absetzen unerlässlich machten. Dieser Zustand wird „Operational Tolerance" genannt, und wird wie folgt definiert: Mehr als 12 Monate ohne immunsuppressive Medikamente und ohne Abstoßungsreaktionen während dieser Zeit. Ein solches Vorgehen ist aber praktisch nur in Leberempfängern beschrieben und mit einer viel geringeren Anzahl in Nierenempfängern. In den Letzteren lässt sich ein Absetzen der immunsuppressiven Medikamente auch nicht gewollt klinisch durchführen, da eine Abstoßungsreaktion mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Verlust des Organs führt und damit nicht vertretbar ist. Daraus wurde in den letzten zehn Jahren die Praxis entwickelt, in Lebertransplantationspatienten ein graduelles und klinisch überwachtes Absetzen der Immunsuppressiva als potentielle Therapie zu erproben. Dies ist angebracht, da die Immunsuppressiva starke Nebenwirkungen besitzen und zu erheblich höheren Infektions- und Tumorerkrankungsraten führen können, da das unterdrückte Immunsytem nicht mehr mit diesen Situationen fertig wird. Wahrscheinlich macht dies die besonders hohe Regenerationsfähigkeit der Leber und deren immunprivilegierter Status erst möglich, da es im Falle einer Abstoßungsreaktion während der Entwöhnung relativ unproblematisch ist, die immunsuppressiveTherapie fortzuführen, ohne bleibende Schäden am wertvollen Spenderorgan zu verursachen.

Was habe ich also gemacht? Patienten, die eine Reihe von klinischen Auswahlkriterien erfüllen mussten, wurde im Rahmen einer klinisch überwachten Studie angeboten, die Immunsuppressiva über einen Zeitraum von 6-9 Monaten zu minimieren. Von diesen Patienten wurde vor Beginn der Studie eine Leberbiopsie entnommen und eingelagert. Im Falle einer Abstoßungsreaktion wurde erneut eine Lebergewebsprobe entnommen und am Ende eines 12monatigen immunsuppressionsfreien Follow-ups erneut. Aus einem Teil dieser Gewebsproben wurden die notwendigen histologischen Mikroskopiepräparate hergestellt, die den Pathologen dazu dienen ein Maß für die Leberschädigung zu ermitteln. Aus dem Rest extrahierte ich die RNA, also eine Mischung aus hauptsächlich ribosomaler (rRNA) und messenger RNA (mRNA). Die mRNA ist ein Spiegel der aktiv trankribierten Gene einer Zelle, also das Repertoire der Gene, die für die Homöostase der Zelle notwendig sind, aber auch Gene, die an potentiellen pathologischen Prozessen und Veränderungen beteiligt sind. Und genau das interessierte uns. Die Hauptfrage meiner Arbeit war: Gibt es Unterschiede im transkriptionellen Repertoire der Leberzellen dieser Patienten vor Beginn der Minimierung der Immunsuppression. Denn solche Unterschiede könnten den Erfolg dieses Therapieansatzes vorhersagen. Dies wäre enorm nützlich, da man dann Patienten vor der Medikamentenentwöhnung testen könnte und beim Vorhandensein spezifischer Biomarker gefahrlos ein Absetzen der Immunsuppression einleiten könnte. Außerdem interessierten uns die Parameter, die dies kausal ermöglichen, um diese zukünftig als potentielle Therapie zu verwenden um Patienten die keine Toleranz entwickeln therapeutisch in dieser Richtung zu behandeln. Denn letztendlich wäre dies der „Heilige Gral" in der Transplantationsforschung, da es den Einsatz der auf lange Sicht problematischen Immunsuppressiva, unnötig machen würde.
Als erstes wurden diese RNA-Proben einer Microarray-Analyse unterzogen, bei der die mRNA-Schnipsel mit repräsentativen Sonden, die praktisch das gesamte Genom abdecken, hybridisiert werden. Dabei binden die in der Probe vorhandenen mRNAs an die definierten Sonden des Chips und werden mit einem Fluoreszenzfarbsoff markiert, der deren Quantifizierung ermöglicht. Das ganze findet auf einem wenige Quadratzentimeter großen Glasträger statt, der die definierten Gen-Sonden in winzigen Mikropunkten trägt. Dies ergibt dann nach einer computergestützten Analyse, die verschiedene Filteralgorythmen und statistische Berechnungen umfasst, eine Liste mit den ca. 35 000 übriggebliebenen Genen, die die Qualitätskontrolle passierten. Und in dieser Liste kann man den Unterschied zwischen den beiden Gruppen, also den toleranten und den nicht-toleranten Patienten, als sogenannten fold-change, also einen x-fachen Unterschied, der Genaktivität, ablesen. Zusammen mit der statistischen und Signifikanz dieses Unterschiedes, lässt sich dann die sogenannte False Discovery Rate, also die Wahrscheinlichkeit der Falschentdeckung berechnen, die besagt, mit wieviel Pozent Wahrscheinlichkeit, dieser Wert für eine klassifizierung herangezogen werden kann. Und zu unserem Erstaunen waren in der Liste der am unterschiedlichsten regulierten Gene mehrere Kandidaten des Eisen-Stoffwechsels enthalten. Ein vollkommen neues Ergebnis, da wir eher Gene erwartet hätten, die eine Rolle in der Regulation des Immunsystems übernehmen. Doch nach einigem Wälzen der Literatur wurde genau dieser Link klar, denn das Regulationssystem des Eisenstoffwechsels ist eng mit der Immunantwort verbunden und diverse Signalgeber des Immunsystems beeinflussen direkt die Kontrolle der Eisenverfügbarkeit. Dies macht auch Sinn, da für viele Pathogene das Eisen direkt eine Wachstumslimitierende Rolle einnimmt. So kann die Entfernung des Eisens aus der Zirkulation beispielsweise direkt das Wachstum bakterieller Erreger eindämmen und diese so angreifbarer machen. Und auch viele andere sehr wichtige Prozesse wie die Vervielfältigung der DNA bei der Zellteilung und der mitochondrielle Energiehaushalt benötigen Eisen als Kofaktor enzymatischer Prozesse. Also eine sehr interessante neue Entdeckung.
Unabhängige Validierungsexperimente mittels quantitativer Realtime-Kettenreaktion bestätigten diese Ergebnisse und diverse Messungen von Eisen-Parametern im Blut und Serum und in den histologischen Leberpräparaten zeigten ebenfalls statistisch signifikante Unterschiede zwischen den beiden Patientengruppen.
Wir sind also auf einen neuartigen regulatorischen Einfluss des homöostatischen Eisenstoffwechsels in Lebertransplantationspatienten gestoßen, der eine prädiktive Klassifizierung dieser Patienten in potentiell tolerante und nicht-tolerante Organempfänger ermöglichte. Ob dies auch tatsächlich kausal an der Etablierung der Toleranz beteiligt ist oder eben nur einen „Bystander" Effekt darstellt muss nun durch weitere funktionelle Untersuchungen in geeigneten Tiermodellen nachgewiesen werden.

Bohne F, Martínez-Llordella M, Lozano JJ, Miquel R, Benítez C, Londoño MC, Manzia TM, Angelico R, Swinkels DW, Tjalsma H, López M, Abraldes JG, Bonaccorsi-Riani E, Jaeckel E, Taubert R, Pirenne J, Rimola A, Tisone G, & Sánchez-Fueyo A (2012). Intra-graft expression of genes involved in iron homeostasis predicts the development of operational tolerance in human liver transplantation. The Journal of clinical investigation, 122 (1), 368-82 PMID: 22156196

Autor: Felix Bohne· 11.01.12 · 16:41 Uhr· 6 Kommentare

HIV-Infektionsprävention durch kombinierte antiretrovirale Therapie

Kategorie: Medizin·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 187

Da ich nun seit einigen Tagen meine neue Assistentenstelle am Institut
für Virologie der TU München angetreten habe hier mein Virologieblogpost:

Eigentlich wollte ich schon letzten Sommer einen Artikel über die Studie des HIV Prevention Trials Networks(HPTN) schreiben. Meines Erachtens ist die Bedeutung dieser Ergebnisse in der Berichterstattung zu kurz gekommen. Das Ergebnis belegt: Bei kontinuierlicher Behandlung HIV-Infizierter mit antiretroviraler Kombinationstherapie, wird eine Transmission des Virus fast vollständig verhindert. Das bedeutet, dass man die HIV-Pandemie mit den momentan verfügbaren Mitteln massiv eindämmen oder gar stoppen könnte.

HIV (grün) beim Verlassen der Wirtszelle (Wikipedia)

Die Studie des amerikanischen Institutes für Allergie und Infektionsforschung (NIAID) hat ergeben, dass eine frühzeitige Anwendung antiretroviraler Medikamente die Ansteckung mit dem HI-Virus in 96% der Fälle verhindern kann. Das ist eine Sensation auf dem Gebiet, auch wenn es nicht wirklich neu ist. Die Hypothese wurde schon seit einiger Zeit diskutiert und große Kohortenstudien hatten diesen Effekt nahe gelegt. Die im August 2011 durch Cohen und HPTN im New England Journal of Medicine veröffentlichte Studie (1) zeigte diesen Effekt allerdings zum ersten Mal zweifelsfrei.

Im Feld der HIV Forschung dreht sich viel um die Entwicklung eines Impfstoffes. Es wird massiv an therapeutischen und auch präventiven Vakzinen geforscht. Ein solcher könnte dann in bereits infizierten oder gesunden Patienten den Fortgang der Krankheit bis zur Entwicklung der AIDS Symptome oder die Ansteckung an sich verhindern. Die hohe genetische Variabilität des Virus und die diversen Immunausweichstrategien (dazu bald ein eigenständiger Artikel) hat die meisten Versuche bisher eher schlecht aussehen lassen. Die im letzten Jahr in Thailand erprobte Variante zeigte einen bescheidenen ca. 30%igen Präventivimpfschutz (2).

Was es bereits seit Mitte der 90er Jahre gibt sind die sogenannten cART (combined AntiRetroviral Treatment, früher: HAART, Highly Active AntiRetroviral Treatment) Therapien, ein Cocktail aus antiretroviralen Medikamenten, die einen Ausbruch der AIDS-Symptome um Jahre bis Jahrzehnte verzögern können und den infizierten Patienten ein relativ normales Leben ermöglichen. Relativ, da die Medikamente teils massive Nebenwirkungen verursachen und zu Gesundheitsrisiken führen können. Ausserdem müssen sie in komplizierten Schemata über den Tag verteilt eingenommen werden und stellen keine tatsächliche Heilung dar.
Die aktuelle WHO-Richtlinie für den Einsatz und den Beginn der cART besteht seit 2003 und definiert verschiedene Kombinationen aus Beginn und Schwere der AIDS-Symptome in Kombination mit einer Ermittlung der CD4 T-Zellzahl (Begriffserklärung CD4 positive T Zellen, siehe unten).
In der HPTN 052 Studie (ClinicalTrials.gov number, NCT00074581) wurden 1763 diskordante Paare, also mit einem HIV-infizierten Partner, aus neun Ländern untersucht. Dabei kam 54% der Probanden aus afrikanischen Ländern, und die Hälfte der infizierten Partner war männlich. Alle infizierten Studienteilnehmer hatten CD4 T-Zellzahlen zwischen 350 und 550 pro Kubikmillimeter. Dieser Wert liegt oberhalb der cART- Behandlungsindikationen der WHO (von unter 350 in Kombination mit AIDS-Symptomen oder unter 200 ohne Symptome (3)). Diese Patienten wurden randomisiert und in zwei Gruppen unterteilt, von welchen eine mit einer frühzeitigen cART Behandlung begann. Allen Teilnehmern wurden bei übunterschreiten der WHO-Behandlungsindikationsgrenzen cART-Medikamente verabreicht. Die Gruppen wurden in regelmäßigen Abständen beobachtet und diagnostische Untersuchungen angestellt.
Die Hauptfrage dieser Studie war: Würde eine frühzeitige cART-Behandlung das Infektionsrisiko des gesunden Partner verringern? Und da lieferte die Studie ein eindeutiges JA. Von insgesamt 39 Neuinfektionen stimmten 28 genetisch mit dem HI-Virus des infizierten Partners überein. Von diesen 28 Neuinfektionen kam nur eine in der Gruppe der behandelten Patienten vor. Dieses Ergebnis belegt, dass die Verringerung der Viruslast, die mit der frühzeitigen cART-Behandlung einhergeht, auch das infektionsrisiko des gesunden Partners drastisch verringert.
Ein weiteres nennenswertes Ergebnis zeigte, dass der frühere Behandlungsbeginn auch die schwere der auftretenden Symptome verringerte und somit auch für den infizierten Partner vorteilhaft ist.
Die bestehenden cART-Behandlungsoptionen sind in keiner Weise perfekt, und sie sollten auch nicht den Endpunkt in der Behandlung oder der Erforschung der HIV-Pandemie darstellen, doch mit diesen Ergebnissen liegt das weitere Vorgehen meines Erachtens auf der Hand.

(1) Cohen MS, Chen YQ, McCauley M et al. Prevention of HIV-1 infection with early antiretroviral therapy. N Engl J Med. 2011 Aug 11;365(6):493-505. Epub 2011 Jul 18.
Cohen MS, Chen YQ, McCauley M, Gamble T, Hosseinipour MC, Kumarasamy N, Hakim JG, Kumwenda J, Grinsztejn B, Pilotto JH, Godbole SV, Mehendale S, Chariyalertsak S, Santos BR, Mayer KH, Hoffman IF, Eshleman SH, Piwowar-Manning E, Wang L, Makhema J, Mills LA, de Bruyn G, Sanne I, Eron J, Gallant J, Havlir D, Swindells S, Ribaudo H, Elharrar V, Burns D, Taha TE, Nielsen-Saines K, Celentano D, Essex M, Fleming TR, & HPTN 052 Study Team (2011). Prevention of HIV-1 infection with early antiretroviral therapy. The New England journal of medicine, 365 (6), 493-505 PMID: 21767103

(2) Pitisuttithum P, Rerks-Ngarm S, Bussaratid V, Dhitavat J, Maekanantawat W, Pungpak S, Suntharasamai P, Vanijanonta S, Nitayapan S, Kaewkungwal J, Benenson M, Morgan P, O'Connell RJ, Berenberg J, Gurunathan S, Francis DP, Paris R, Chiu J, Stablein D, Michael NL, Excler JL, Robb ML, & Kim JH (2011). Safety and Reactogenicity of Canarypox ALVAC-HIV (vCP1521) and HIV-1 gp120 AIDSVAX B/E Vaccination in an Efficacy Trial in Thailand. PloS one, 6 (12) PMID: 22205930

(3) WHO. Scaling up antiretroviral therapy in resource-limited settings: Treatment guidelines for a public health approach. PDF-Download

(Angeregt durch Sciencemag.org)

CD4 positive T-Zellen sind eine Subpopulation von Immunabwehrzellen und sie sind die Zielzellen des HIV. Diese Population umfasst die T Helferzellen (Th1, Th2 und Th17), die den CD8 positiven Killerzellen notwendigerweise „helfen" aber auch regulatorische T Zellen (Tregs), die wichtige Kontrollmechanismen bei ausufernden Immunantworten übernehmen). Durch die Vervielfältigung der HI-Viren unter Zerstörung ihrer Wirtszellen beim Ausbruch der AIDS Erkrankung kollabiert deren Population. Dies führt
zur Immunschwäche des Patienten dessen Immunsystem ohne die CD4 T-Zellen nicht mehr operativ ist. Damit stellt die Konzentration dieser Zellen im Blut einen wichtigen diagnostischen Wert dar.

Autor: Felix Bohne· 06.01.12 · 20:32 Uhr· 187 Kommentare

Warum wir Wissenschaftskommunikation betreiben

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 27

Ganz einfach? Weil es Spaß macht. Sowohl die Wissenschaft selber, ihre Inhalte, die Faszination wenn man beginnt Dinge zu verstehen und die Freude daran zu sehen wie spannend es ist wenn eine Frage beantwortet werden kann. Natürlich kommen zeitgleich mindestens 10 neue Fragen auf und schon ist der Forschergeist geweckt.

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Autor: ScienceBlogs-Redaktion· 05.01.12 · 05:13 Uhr· 27 Kommentare