Der Stoff verleiht unserem Blut seine tiefrote Farbe: Das eisenhaltige Molekül Häm bildet in Verbindung mit Eiweißen in den roten Blutkörperchen Hämoglobin, das für den Sauerstofftransport im Körper eine zentrale Rolle spielt. Beim Abbau roter Blutkörperchen fallen im gesunden Körper große Mengen an Häm an, die nicht recycelt werden können.
Weil das freigesetzte Häm giftig ist, wird es über Biliverdin als Zwischenstufe zu Bilirubin abgebaut und schließlich unter hohem Energieaufwand über die Galle ausgeschieden. Gelingt das dem Körper nicht in ausreichendem Maß, so sorgt das Bilirubin für die gelbliche Färbung der Augen und der Haut, die der Gelbsucht ihren Namen geben.
Rolle von Hämabbauprodukten
Die Gelbsucht ist also weniger eine eigenständige Krankheit denn ein Zeichen, dass dieser Abbau- und Ausscheidungsprozess wegen einer Erkrankung des Blutes, der Leber oder der Galle gestört ist. „Lange Zeit galten die erhöhten Konzentrationen an Bilirubin auch als Ursache für verschiedene Komplikationen der Gelbsucht, vor allem Schädigungen im zentralen Nervensystem. Wir vermuten, dass auch weitere Hämabbauprodukte für einen Teil dieser Effekte verantwortlich sind“, so Prof. Dr. Michael Bauer.
Der Anästhesist am Universitätsklinikum Jena erforscht diese Abbauprodukte und deren Rolle im Leberstoffwechsel im Rahmen einer von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Forschergruppe in Jena. In den Blickwinkel der Jenaer Forscher gerieten dabei Z-BOX A und Z-BOX B, zwei niedermolekulare Verbindungen, die durch die Reaktion von Häm oder Bilirubin mit reaktiven Sauerstoffspezies entstehen.
In einer jkürzlich veröffentlichten Arbeit untersuchen die Wissenschaftler des Universitätsklinikums und der Friedrich-Schiller-Universität Jena gemeinsam mit Partnern aus Wien und Groningen die Rolle dieser Verbindungen bei der Gelbsucht.
Negative Folgen für die Leberfunktion
Im Gegensatz zu gesundem Lebergewebe (oben) werden bei Gelbsucht (unten) die Oxidationsprodukte Z-BOX A und Z-BOX B stark vermehrt gebildet und angereichert. Das beeinflusst die Gestalt der Leberzellen und stört die Organfunktion massiv. © Raphael SeidelDie Forscher zeigten, dass Z-BOX A und Z-BOX B bereits im Blut gesunder Menschen vorhanden sind, bei gestörtem Bilirubinstoffwechsel oder Patienten mit Leberversagen steigt ihre Konzentration auf das Zwanzigfache an. Weil zur Entgiftung eine weitere Akkumulation in der Leber stattfindet, können die untersuchten Abbauprodukte negative Folgen für die Leberfunktion haben.
„Obwohl sich die Struktur der beiden Hämabbauprodukte nur in der Position von zwei Seitenketten unterscheidet, haben beide Verbindungen unterschiedliche körpereigene Interaktionspartner und Folgeeffekte auf die Leberzellen“, betont der Chemiker Raphael Seidel, Erstautor der Arbeit.
In Zellkulturexperimenten konnten die Jenaer Wissenschaftler nachweisen, dass Z-BOX A die Morphologie von Leberzellen beeinträchtigt und stärker mit dem intrazellulären Reduktionsmittel Glutathion reagiert als Z-BOX B. Mit Hilfe eines hochsensitiven Analyseverfahrens gelang es den Forschern im Tiermodell aufzudecken, dass der Körper Z-BOX A bei Entgiftung über die Galle bevorzugt, während Z-BOX B auf noch ungeklärte Weise aus dem Blut eliminiert wird.
Michael Bauer: „Die derart unterschiedlichen Auswirkungen der beiden Hämabbauprodukte beweisen fein abgestimmte Struktur-Wirkungs-Beziehungen mit den zellulären Strukturen auf molekularer Ebene, wie etwa Transportproteinen oder Rezeptoren.“ Mit ihren Forschungsergebnissen öffnen die Jenaer Wissenschaftler eine neue Sicht auf grundlegende Zusammenhänge des Häm-Bilirubinstoffwechsels.
Quelle: Universitätsklinikum Jena
Originalpublikation: Seidel RA et al.; Impact of higher-order heme degradation products on hepatic function and hemodynamics; Journal of Hepatology, 2017; doi: 10.1016/j.jhep.2017.03.037
