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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Kupfer für den Nachwuchs |
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| | | Kupfer, ein wichtiges Spurenelement in unserer Ernährung, spielt eine bedeutende Rolle in der embryonalen Entwicklung von Mäusen. Und neuen Studien zufolge mit großer Wahrscheinlichkeit auch beim Menschen. |
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''Wir hoffen sehr, dass die Ergebnisse auch auf den Menschen zutreffen'', sagt Dennis Thiele von der Medical School der University of Michigan. ''Denn während wir täglich große Mengen an Kupfer durch unsere Nahrung zu uns nehmen, gibt es viele Menschen, deren Körper aufgrund eines genetischen Defekts nichts mit diesem Spurenelement anzufangen weiß.''
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Kupfer spielt in unserem Körper eine zentrale Rolle
Zahlreiche Stoffwechselprozesse hängen von Kupferionen ab. Sie sind Bestandteil vieler Proteine und Enzyme, helfen bei der Bildung des roten Blutfarbstoffes Hämoglobin und übernehmen wichtige Funktionen im zentralen Nervensystem. Krankheiten, bei denen das Kupfer nicht gleichmäßig im Körper verteilt wird, führen unter anderem zu schweren Leber- und Nervenschäden. In zu hohen Konzentrationen hat Kupfer allerdings eine toxische Wirkung |
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Wie das Kupfer in die Zellen kommt |
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Dennis Thiele und seine Mitarbeiter konzentrierten sich in ihrer Forschungsarbeit auf das Protein Copper Transport 1, kurz Ctr1. Dieses Protein hat die Aufgabe, das Kupfer in das Innere unserer Zellen zu bringen.
Die Wissenschaftler züchteten Knock-out-Mäuse, denen eine Kopie des Ctr1-Gens fehlte. Die Jungtiere entwickelten sich zwar normal, doch enthielten Gehirn und Milz nur halb soviel Kupfer wie die ihrer unveränderten Artgenossen.
Als die Forscher nun die genetisch modifizierten Tiere untereinander kreuzten, erwartete sie eine Überraschung: Die Embryonen, denen beide Kopien fehlten, starben bereits zehn bis zwölf Tage nach der Befruchtung. Sie waren außerdem deutlich kleiner und viele ihrer Organe missgestaltet. Es überlebten nur die Jungen die mindestens eine Kopie des ursprünglichen Gens besaßen.
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Ctr1
Ctr1 schleust das Kupfer durch die Zellmembran und übergibt die Spurenelemente im Inneren der Zelle an drei andere Proteine, die sie zu verschiedenen, spezifischen Bereichen des Zellinneren weiterleiten. |
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Die Rolle von Kupfer bisher unterschätzt |
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''Ich hatte eine bedeutende Rolle für Kupfer in der Entwicklung erwartet, aber nicht eine so bedeutende, nicht, dass alle Mausembryonen ohne Crt1 noch vor der Geburt sterben würden'', berichtet Thiele. Selbst eine zusätzliche Kupferzufuhr über das Trinkwasser half nichts. Auch das Verabreichen der bis zu Hundertfachen Normalmenge an Kupfer vor und während der Schwangerschaft konnte das Absterben der Embryonen nicht verhindern.
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Weitere Untersuchungen bestätigen die Wichtigkeit
Wissenschaftler der School of Medicine in St. Louis konzentrierten ihre Forschungen auf das Copper Transportgen Atox1. Dieses Gen transportiert das Kupfer an die für es bestimmten Plätze innerhalb der Zelle. Die Wissenschaftler untersuchten Mäuse mit einem Atox1-Gendefekt und fanden heraus, dass die Nachkommen dieser Mäuse ein hohes Risiko für angeborene Defekte haben. |
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Bei Mäusen und Menschen fast ident |
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''Vermutlich gibt es kein alternatives System für die Kupferaufnahme in die Zellen, das den Verlust des Crt1-Transporter-Proteins ausgleichen könnte'', erklärt Thiele. ''Somit ist mindestens eine funktionierende Kopie des Ctr1-Gens für eine normale Embryonalentwicklung notwendig.''
Und da die genetische Struktur und Funktion von Ctr1 bei Mäusen und Menschen fast identisch ist, hält er es für sehr wahrscheinlich, dass es für menschliche Embryonen eine ebenso lebenswichtige Rolle spielt.
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Kupfer in Hummer, Rotwein und Schokolade
Milch,Obst, Eier, Nüsse, Spinat, Hummer, Krabben und andere Meerestiere sowie Rotwein sind besonders reich an Kupfer. Auch viele Wasserarten enthalten Kupfer. |
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Für konkrete Anwendungen ist es noch zu früh |
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Die Wissenschaftler empfehlen aufgrund der neuen Forschungsergebnisse Schwangeren allerdings keineswegs, die Kupferzufuhr zu erhöhen. Denn dazu seien die Ergebnisse noch zu neu. Vielmehr könnten die neuen Daten zunächst dazu verwendet werden, Richtlinien für die medizinische Überwachung der Kupferwerte zu erstellen. Bei Schwangeren wie auch bei nicht Schwangeren.
(red)
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01.01.2010 |
