Übergewicht: Schädigt die Gefäßwand und führt zu Arterisklerose

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Sauerstoffradikale können vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen schützen

Wissenschaftler der Medizinischen Klinik und Poliklinik III am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden wiesen nach, dass die richtige Dosis an freien Radikalen die Gefäße schützen kann - im Gegensatz zu den bisher bekannten schädigenden Effekten von oxidativem Stress. Bis die Erkenntnisse in neue Therapien umgesetzt werden können, müssen jedoch noch weitere Untersuchungen folgen. Die Forschungsergebnisse der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG geförderten Studie wurden vorab online im European Heart Journal, einer der renommiertesten europäischen Herz-Kreislauf-Fachzeitschriften, veröffentlicht. 
 
Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in den Industrieländern.

Medizin am Abend Berlin ZusatzfachThema: Rauchen + Steuern 

• Als ein Risikofaktor gilt der sogenannte oxidative Stress.

• Darunter versteht man ein Übermaß an reaktiven Sauerstoffverbindungen, das die Reparatur- und Entgiftungsfunktion einer Zelle überfordert und langfristig zu Schädigungen führen kann. 

Forscher des Bereiches Gefäßendothel/Mikrozirkulation der Medizinischen Klinik und Poliklinik III des Uniklinikums Dresden zeigten jedoch, dass freie Radikale nicht in jedem Fall zu einer Schädigung der Gefäße führen müssen, sondern diese sogar schützen können.



Die histologische Färbung der Aortenwurzel zeigt rechts die verstärkte Plaquebildung ohne Nox4.
Aufnahme: Uniklinikum Dresden

• Die Dosis entscheidet, welche Wirkung von den reaktiven Sauerstoffverbindungen ausgeht.

Zu den freien Radikalen zählt auch das Wasserstoffperoxid (H2O2). In hohen Konzentrationen ist es für die Blutgefäße schädlich, während es in niedrigen Konzentrationen gefäßschützend zu wirken scheint. Unter der Leitung von Professor Dr. Henning Morawietz gingen die Forscher Heike Langbein und Dr. Coy Brunßen genau dieser Frage auf den Grund. 

• Sie wiesen nach, dass bei Übergewicht der Verlust der wichtigsten natürlichen Quelle von Wasserstoffperoxid in der Gefäßwand, der NADPH-Oxidase Nox4, zu verschlechterter Gefäßfunktion und vermehrter Arteriosklerose führt. 

• Das könnte auch eine Erklärung sein, warum die meisten Studien mit synthetischen Vitaminen bei Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen kaum positive Wirkungen gezeigt haben.

Langbein und Brunßen arbeiteten eng mit Wissenschaftlern des Bereiches Klinisches Sensoring und Monitoring (unter Leitung von Prof. Dr. Edmund Koch) sowie des Institutes für Physiologie (unter Leitung von Prof. Dr. Andreas Deußen) der Technischen Universität Dresden zusammen. Besonders innovativ bei diesem Projekt war die Entwicklung von Geräten zur berührungslosen Untersuchung von Gefäßen durch optische Kohärenztomografie im Labor von Prof. Koch und ihre Nutzung als neues bildgebendes Verfahren zur Analyse der Funktion von Blutgefäßen. Hierbei wurde deutlich, dass der Verlust von Nox4 zu verschlechterter Gefäßfunktion führt. Die Wissenschaftler schlossen daraus, dass Wasserstoffperoxid in niedrigen Konzentrationen den Blutdruck senken kann.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten schädigenden Effekten von oxidativem Stress könnte die Aktivierung von körpereigenen protektiven Sauerstoffradikalen eine neue therapeutische Strategie zur Behandlung von Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen darstellen. Bis diese Erkenntnisse in die therapeutische Praxis umgesetzt werden, müssen jedoch noch weitere Untersuchungen folgen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG förderte die Studie. Veröffentlicht wurden die Forschungsergebnisse online im European Heart Journal, einer der renommiertesten europäischen Herz-Kreislauf-Fachzeitschriften.

Literatur
Langbein H, Brunssen C, Hofmann A, Cimalla P, Brux M, Bornstein SR, Deussen A, Koch E, Morawietz H
NADPH oxidase 4 protects against development of endothelial dysfunction and atherosclerosis in LDL receptor deficient mice
Eur. Heart J., 2015 Nov 17. pii: ehv564. [Epub ahead of print]
http://eurheartj.oxfordjournals.org/content/early/2015/11/16/eurheartj.ehv564


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Universitätsklinikum Carl Gustav Carus
Technische Universität Dresden
Medizinische Klinik und Poliklinik III
Bereich Gefäßendothel/ Mikrozirkulation, Medizinische Klinik und Poliklinik III,
Prof. Dr. rer nat. habil. Henning Morawietz
Tel.: +49 0351 458 6625
Fax: +49 0351 458 6354
E-Mail: henning.morawietz@tu-dresden.de
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Arbeiten am Wochenende? Und Deine Schlaf- und Lebenszufriedenheit?

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Macht Wochenendarbeit unzufrieden?

Mehr als 40 Prozent der Erwerbstätigen in Deutschland arbeiten nicht nur von Montag bis Freitag sondern auch an Samstagen, ein Viertel geht sogar sonntags regelmäßig zur Arbeit. Zwischen 1996 und 2014 ist der Anteil derjenigen, die am Wochenende arbeiten, leicht gestiegen. 

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• Wie sich das Arbeiten am Wochenende auf die Schlaf- und Lebenszufriedenheit der Betroffenen auswirkt, ist indes wenig bekannt. 

• Die vorliegenden Analysen zeigen, dass Personen, die am Wochenende arbeiten, im Durchschnitt eine geringere Gesundheits-, Familien- und Schlafzufriedenheit haben und auch mit ihrem Leben insgesamt unzufriedener sind als Personen, die samstags und/oder sonntags nicht arbeiten. 

Ausschlaggebend dafür ist aber nicht die Wochenendarbeit als solche.

Betrachtet man Personen, die zunächst nicht am Wochenende arbeiten und dann zur Wochenendarbeit wechseln, zeigt sich, dass sich ihre Zufriedenheit in den meisten Bereichen nicht ändert;

lediglich die Arbeitszufriedenheit sinkt bei einem Wechsel zur Sonntagsarbeit leicht.

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Dialyse-Patient: Herz- und Kreislauf von Nierenkranken - besser mit Kakao-Flavanole

Medizin am Abend Berlin Fazit:  Gut für Herz und Kreislauf von Nierenkranken - In grünem Tee und dunkler Schokolade

Ein Lichtblick für Dialyse-Patienten: Ein pflanzlicher Bestandteil, der auch in dunkler Schokolade und grünem Tee vorkommen kann, schützt ihre Gefäße. Dies ist deshalb so wichtig, weil ihr meist geschwächtes Herz-/Kreislaufsystem durch die Blutwäsche noch weiter geschädigt wird. Dass ihnen auch nahrungsergänzende Kakao-Flavanole dabei helfen, ihre Blutgefäße besser zu schützen, konnten jetzt erstmals Wissenschaftler der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen (UDE) der Kliniken für Kardiologie am Universitätsklinikum Essen (UK Essen) und des Universitätsklinikums Düsseldorf nachweisen. 
 

 Prof. Dr. Tienush Rassaf, Direktor der Klinik für Kardiologie am UK Essen UK Essen


Arbeiten die Nieren nicht richtig, spricht man von einer Nieren-Insuffizienz.

Im letzten Stadium dieser Erkrankung, der terminalen Nieren-Insuffizienz, muss das Blut außerhalb des Körpers von Giftstoffen gereinigt werden. Bei der Dialyse kann sich der Blutdruck erhöhen und die Blutgefäße sowie deren Innenwände, die Endothele, arbeiten nicht mehr einwandfrei. Dies ist besonders schwerwiegend, weil viele Betroffene ohnehin zusätzlich an kardiovaskulären Erkrankungen leiden.

Oft sterben sie deshalb deutlich früher als Menschen mit gesunden Nieren.

Doch was kann man tun, wenn eine Dialyse unausweichlich ist? Man kümmert sich um die beeinflussbaren Faktoren, etwa die Ernährung, mit der man auch das Herz- und Kreislaufsystem stärken kann.

• Gezielt zuführen lassen sich zum Beispiel die Kakao-Flavanole, die als pflanzliche Bestandteile u.a in grünem Tee und in dunkler Schokolade vorkommen.

Prof. Dr. Tienush Rassaf, Direktor der Klinik für Kardiologie am UK Essen, untersuchte darum nun zusammen mit Kollegen am UK Düsseldorf, welche genauen Effekte zugeführte Kakao-Flavanole auf die Gefäßfunktion schwer kranker Nierenpatienten hat.

• Die Ergebnisse sind ebenso eindeutig wie erfreulich: Dank einer hohen Flavanol-Dosis (820 mg/d) verbesserte sich die Gefäßfunktion der Patienten sowohl kurz- wie auch langfristig.

• Die durch die Dialyse verursachte Gefäßschädigung konnte sogar teilweise rückgängig gemacht werden. 
• Wurde das Präparat längere Zeit eingenommen wurden zudem positive Wirkungen auf den Blutdruck erkennbar. 

Über die Placebo-kontrollierte Studie berichtet das Clinical Journal of the American Society of Nephrology in seiner aktuellen Ausgabe.


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Künstliche und natürliche Herzklappen - bakterielle Adhäsion von Staphylococcus aureus

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Neuer Anhaftungsmechanismus von Bakterien entdeckt: Staphylococcus aureus nutzt „Klimmzug-Technik"

Staphylococcus aureus ist einer der wichtigsten bakteriellen Krankheitserreger weltweit. 

Zellen dieses Erregers können gut an biologischen und künstlichen Oberflächen haften und dabei Biofilme bilden, die sich kaum noch bekämpfen lassen. Forscher der Universität des Saarlandes konnten nun im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1027 nachweisen, dass Staphylococcus aureus einen sehr effektiven Mechanismus nutzt, um an einer künstlichen Oberfläche anzudocken: 

Die Erreger sind in der Lage, sich mit Hilfe von Zellwandproteinen aktiv an eine Oberfläche „heranzuziehen“. Die Ergebnisse der aktuellen Studie wurden in der Fachzeitschrift „Soft Matter“ veröffentlicht.  

• Eine wesentliche Voraussetzung für die Ausbreitung von Infektionen ist die Fähigkeit von Bakterien, an Oberflächen zu haften. 

• Hier können sie große Zellverbünde bilden, so genannte Biofilme, die sich nur schwer entfernen lassen und oft nicht mehr durch Antibiotika bekämpft werden können. 

Forscherinnen und Forscher der Saar-Uni haben früher bereits gezeigt, dass Bakterien der Gattung Staphylococcus besonders stark an wasserabweisenden Oberflächen haften – in der Regel sind dies Kunststoffoberflächen. Als einen der Gründe für die starke Anhaftung wiesen sie Proteine in der Zellwand der Bakterien nach, die sehr einfach Bindungen mit hydrophoben Oberflächen eingehen können. In ihrer aktuellen Studie untersuchten sie nun die genauen Mechanismen beim Andocken eines Bakteriums – am Beispiel von Staphylococcus aureus, dessen Methicillin-resistente Varianten, die sogenannten MRSA, als Krankenhauskeime weltweit gefürchtet sind. Dabei arbeiteten Teams aus den Physik-Lehrstühlen von Professorin Karin Jacobs und Professor Ludger Santen mit Mikrobiologen des saarländischen Universitätsklinikums um Professor Mathias Herrmann zusammen.



Modell der Annäherung eines Bakteriums an eine Unterlage: Zuerst heften sich die längsten Zellwandproteine an und ziehen das Bakterium näher an die Oberfläche heran, dann haften auch kürzere Proteine
Grafik: Thomas Braun, Heidelberg.

In experimentellen Versuchsreihen untersuchten die Physiker zunächst die Anhaftung einzelner Bakterien mit Hilfe des Rasterkraftmikroskops. Mit den Ergebnissen konnte das Anhaftungsverhalten der Erreger dann in einem theoretischen Modell nachgebaut werden. „Die Computersimulationen offenbarten einen faszinierenden Anhaftungs-Mechanismus: Wenn sich ein Bakterium an eine hydrophobe Oberfläche annähert, wird es, sobald ein bestimmter Abstand unterschritten ist, von der Oberfläche angezogen beziehungsweise zieht sich selbst an die Oberfläche heran“, erläutert Nicolas Thewes, Erstautor der Studie und Doktorand bei Karin Jacobs. Wie das im Einzelnen abläuft, veranschaulicht Physik-Professorin Jacobs so: „Die Makromoleküle auf der Bakterienzellwand sind thermischen Fluktuationen unterworfen, sie bewegen sich also permanent und verändern dabei auch ihre Länge. Sobald das erste Makromolekül eine wasserabweisende Oberfläche berührt und dort andockt, wird das Bakterium wie von einem Gummiband ein Stück näher an die Unterlage herangezogen. In der Folge gibt es immer mehr Moleküle, die anhaften, und das Bakterium rückt stets ein Stück näher an die Oberfläche heran.“

Diesen Mechanismus der Kontaktaufnahme testeten die Forscher nun in unterschiedlichen Laborbedingungen, beispielsweise, indem sie die Beweglichkeit der bakteriellen Oberflächenproteine einschränkten. „Durch die Zugabe von chemischen Agentien, die gezielt die Proteine auf den Zellwänden angreifen, verloren die Bakterien ihre Fähigkeit zur ‚Klimmzug-Technik‘“, berichtet Nicolas Thewes. „Die eingesetzten Chemikalien zerteilten die Makromoleküle in kleine Abschnitte oder verursachten Quervernetzungen, was dazu führte, dass das Bakterium keine langreichweitig wirksamen ‚Haftarme‘ mehr besaß, mit denen es sich an die Oberfläche heranziehen konnte.“

Mit der Computersimulation habe sich auch nachvollziehen lassen, wie der Anhaftungsprozess bei Staphylococcus aureus verlaufe, sagt Alexander Thewes aus der Arbeitsgruppe von Ludger Santen. So lasse sich der gemessene Kurvenverlauf der Adhäsionskräfte nur nachvollziehen, wenn man verschiedene mechanische Eigenschaften der Makromoleküle ins Modell mit einbaue. Das bedeute, dass es sehr viele verschiedene Adhäsionsfaktoren in der Zellwand geben müsse. „Wir wissen, dass dieses Bakterium ein großes Repertoire an Proteinen und Teichonsäuren hat, mit denen es an unterschiedlichsten Oberflächen – unter anderem auch an künstlichen oder auch natürlichen Herzklappen – anhaften kann“, erläutert Markus Bischoff aus der Arbeitsgruppe von Mathias Herrmann.

Wie man aufgrund dieser Erkenntnisse die bakterielle Adhäsion zukünftig kontrollieren könnte, wollen die Forscher aus Saarbrücken und Homburg in weiteren Studien untersuchen. „Außerdem können wir nun eine geeignete Testmethode anbieten, um beispielsweise Antihaftoberflächen auf ihre Tauglichkeit zu testen“, sagt Karin Jacobs.

Die Studie, die im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 1027 „Physikalische Modellierung von Nichtgleichgewichtsprozessen in biologischen Systemen” entstanden ist, wurde unter dem Titel „Stochastic binding of Staphylococcus aureus to hydrophobic surfaces“ im renommierten Journal Soft Matter veröffentlicht (doi: 10.1039/c5sm00963d): http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/SM/C5SM00963D#!divAbstract

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Prof. Dr. Karin Jacobs und Dipl.-Phys. Nicolas Thewes
Universität des Saarlandes, Experimentalphysik
Tel.: 0681 302-71788 oder - 71720
E-Mail: k.jacobs@physik.uni-saarland.de
www.uni-saarland.de/jacobs

PD Dr. Markus Bischoff
Universität des Saarlandes, Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene
Tel.: 06841 16-23963
E-Mail: Markus.Bischoff@uniklinikum-saarland.de
Gerhild Sieber Universität des Saarlandes