Chemiereport_2016-4

AustrianLifeSciences chemiereport.at 2016.6 WISSENSCHAFT & FORSCHUNG Hier stach ein Protein hervor: Cathep- sin B. Dabei handelt es sich um ein kleines Enzym (eine Protease), das in der Zelle eine wichtige Rolle im Abbau und Umsatz von Proteinen und Peptiden spielt. Cathepsin B wird aber auch von einigen Zellen abgegeben – welche Wirkung es im extrazellulären Raum zeigt, ist nur wenig bekannt. Um mehr über Cathepsin B im Zusam- menhang mit körperlichem Training zu erfahren, gingen die Forscher zu Tierver- suchen an Mäusen über. Dabei zeigte sich, dass Training im Laufrad spezifisch zur Produktion von Cathepsin B im Muskel und zu dessen Abgabe in den Blutstrom führt. In einem nächsten Schritt unter- suchten die Forscher Knockout-Mäuse, die unfähig waren, Cathepsin B zu pro- duzieren. Während normale erwachsene Mäuse nach dem Training im Laufrad neue Neuronen im Gyrus dentatus (einem Teil des Hippocampus, der mit dem Erin- nerungsvermögen verknüpft ist) bildeten, gab es bei den genmanipulierten Tieren nach dem Training keine Neurogenese. Das Training erbrachte auch keine Ver- besserung der räumlichen Orientierung der Mäuse. Wurden die Hirnzellen direkt mit Cathepsin B behandelt, so reagierten sie mit molekularen Änderungen, verbun- den mit der Bildung neuer Neuronen. Damit Cathepsin B Vorgänge im Gehirn beeinflussen kann, muss es die Blut-Hirn- Schranke überwinden – eine Barriere, die den Eintritt von Proteinen blockiert, die zu groß sind oder eine falsche Biochemie haben. Bei Injektion von Cathepsin B in Mäuse, die selbst kein Cathepsin B produ- zieren konnten, konnte das Protein inner- halb von 15 Minuten ins Gehirn gelangen. Die Wirkung von Cathepsin B auf Hirnzel- len war aus Genexpressionsdaten ersicht- lich, die die Bildung neuer Neuronen anzeigten. Um herauszufinden, ob die Ergeb- nisse auch auf den Menschen übertra- gen werden können, wurden Cathepsin- B-Spiegel von Personen nach vier Mona- ten regelmäßigem Training mit solchen von untrainierten Personen verglichen. Tatsächlich demonstrierte diese Studie einen signifikanten Anstieg der Cathep- sin-B-Konzentration im Blut. Zudem zeigte sich eine Korrelation zwischen dem Anstieg des Enzyms und der Fähigkeit der Studienteilnehmer, sich an eine komplexe Zusammenstellung von Linien und geo- metrischen Formen zu erinnern und diese genau nachzuzeichnen – ein Test, der häu- fig für das visuelle Erinnerungsvermögen verwendet wird. Wie geht´s weiter? Die beschriebenen Entdeckungen sind durchaus überraschend. Bis jetzt wurden erhöhte Cathepsin-B-Werte mit einer brei- ten Palette von Krankheiten – von Krebs bis hin zur Epilepsie – in Verbindung gebracht. Es gibt auch widersprüchliche Befunde zur Rolle von Cathepsin B in der Entwicklung der Alzheimer-Krankheit. Dennoch: Substanzen, die in Mausmodel- len der Alzheimerkrankheit Cathepsin B erhöhen, haben sich als neuroprotektiv erwiesen. Dies erscheint auch in Einklang mit Tierversuchsdaten, die zeigen, dass körperliche Aktivität Alzheimer verhin- dern oder den Ausbruch verzögern kann. Zweifellos sind viele Fragen zur Rolle von Cathepsin B im Gehirn und im rest- lichen Körper offen. Nur wenige Studien haben sich bisher mit der Funktion dieses Proteins in Personen befasst, die im Allge- meinen gesund waren. Die Forscher der aktuellen Studie wollen in Folgearbeiten verstehen, wie Cathepsin B seinen Weg ins Gehirn findet und, dort angelangt, die Entwicklung neuer Nervenzellen beein- flusst. Was immer dann herauskommen mag, eines ist sicher: Es zahlt sich aus, körperlich aktiv zu sein! 1 Running-induced systemic cathepsin B secretion is associated with memory function. Moon HY, Becke A, Berron D, Becker B, Sah N, Benoni G, Janke E, Lubejko ST, Greig NH, Mattison JA, Duzel E, van Praag H. Cell Metabolism. 2016 June 23. Der vorliegende Artikel (die leicht gekürzte Version eines Beitrags auf scienceblog.at) ist die deutsche Übersetzung eines Beitrags von NIH-Direktor Francis Collins, M.D., Ph.D., erschienen am 28. 6. 2016 unter dem Titel: „Exercise Releases Brain-Healthy Protein“ im NIH Director’s Blog. Reprinted with permission from the National Institutes of Health (NIH). „Muskelzellen können während des Trainings Proteine in die Blutbahn abgeben, die regenerierend auf das Gehirn wirken.“ Spezialgase Messer Austria GmbH Industriestraße 5 2352 Gumpoldskirchen Tel +43 (0) 50603-0 Fax +43 (0) 50603 273 info.at@messergroup.com www.messer.at Mit unseren Gases for Life analysieren und kalibrieren Sie bestens. Wir liefern reinste Spezialgase für Analysegeräte in der Umweltanalytik, Sicherheitstechnik, Qualitätssicherung oder zur Kalibrierung von Instrumenten. Messer liefert jedes Gasgemisch in der gewünschten Zusammensetzung und benötigten Genauigkeit. Fax +43 (0) 50603273

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