Pharmakologische Werkzeuge: Hormone + Neurotransmitter + G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

Medizin am Abend Berlin Fazit:   Wie gestörte Zellkommunikation zu Krankheiten führt

Forscher an der Universität Bonn untersuchen die Kommunikation von lebenden Zellen. Die Wissenschaftler möchten herausfinden, wie wirksam mit pharmakologischen Werkzeugen eingegriffen werden kann, wenn die Signalketten zwischen den Zellen gestört sind. Im Fokus des Teams stehen so genannte G-Proteine, die auch ein wichtiger Ansatzpunkt für die Entwicklung neuartiger Therapien sind. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die neue Forschergruppe in den nächsten drei Jahren mit 3,1 Millionen Euro. 
 
Die Wissenschaftler der Universität Bonn, des Universitätsklinikums Bonn, des Life & Brain Centers und der TU Darmstadt wollen gemeinsam pharmakologische Werkzeuge entwickeln und einsetzen, um zu verstehen, auf welche Weise lebende Zellen miteinander kommunizieren.


Schwarze Hautkrebszellen: Die bösartigen Zellen teilen sich stark. © Foto: Evelyn Gaffal/Thomas Tüting/UKB

„Bei vielen Erkrankungen, zum Beispiel Krebs, ist diese zelluläre Kommunikation gestört“, sagt die Sprecherin der neuen DFG-Forschergruppe, Prof. Dr. Evi Kostenis vom Institut für pharmazeutische Biologie der Universität Bonn.

• Zellen benutzen chemische Botenstoffe, wie zum Beispiel Hormone und Neurotransmitter, die auf Sensoren in der Zellmembran treffen und eine Reaktion der Zellen einleiten. 

Eine wichtige Rolle spielen dabei sogenannte G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, die über G-Proteine chemische Signale an das Zellinnere weitergeben.

 „Genau diese G-Proteine wollen wir als Informationsübermittler pharmakologisch manipulieren“, sagt der stellvertretende Sprecher der Initiative, Prof. Dr. Klaus Mohr vom Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn.

Bislang standen die G-Protein-gekoppelten Rezeptoren im Zentrum von Arzneimittelentwicklungen.

Aber bei Lungenerkrankungen sowie bestimmten Schmerz- und Krebsformen kann dieses Konzept versagen, weil bei diesen Krankheiten gewöhnlich eine Vielzahl verschiedener Rezeptoren beteiligt ist.

Mit einem Fokus auf G-Proteine ließe sich jedoch die krankhaft veränderte Rezeptorkommunikation konzertiert ausschalten. Genau auf diese G-Proteine, die erste Instanz in der Signalkette direkt unterhalb der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, richtet die Forschergruppe ihren Blick.

Die Wissenschaftler möchten zum einen die G-Proteine im Krankheitsgeschehen besser verstehen und sie gleichzeitig als neuen Ansatzpunkt für neuartige Therapien erforschen. „Derzeit stehen fast keine G-Protein-Blocker zur Verfügung“, sagt Prof. Kostenis. 

• Mit geeigneten Hemmstoffen ließen sich jedoch absehbar Störsignale in der Kommunikation besser unterbinden. Dieses therapeutische Prinzip sollte sich nicht nur auf Krebserkrankungen, sondern auch auf Atemwegserkrankungen wie Asthma oder chronisch obstruktive Bronchitis anwenden lassen.

Aktuelle Studie in „Nature Communications“

Dass G-Proteine als Signalvermittler in der Tat ein vielversprechender Ansatzpunkt für pharmakologische Behandlungsverfahren sind, zeigte ein internationales Forscherteam unter Leitung von Prof. Kostenis, Prof. Dr. Thomas Tüting, und Prof. Dr. Gabriele König in einer aktuellen Studie, die kürzlich in „Nature Communications“ veröffentlicht wurde. Für den schwarzen Hautkrebs (malignes Melanom) entwickelte die Wissenschaftlergruppe eine neue therapeutische Strategie: Hemmung verschiedener G-Proteine zur effektiven Unterdrückung von Wachstum, Stoffwechsel und Beweglichkeit der entarteten Zellen.


Durch die Zugabe des G-Protein-Hemmstoffs wird das Wachstum der Krebszellen gestoppt.
© Foto: Evelyn Gaffal/Thomas Tüting/UKB

Publikation: The experimental power of FR900359 to study Gq-regulated biological processes, Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms10156

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Prof. Dr. Evi Kostenis
Institut für Pharmazeutische Biologie
Universität Bonn
Tel. 0170/2479037
E-Mail: kostenis@uni-bonn.de
Johannes Seiler Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

500 Jahre deutsches Reinheitsgebot

Medizin am Abend Berlin Fazit:  500 Jahre Reinheitsgebot: Die Kelten kannten es nicht – und brauten trotzdem hochwertig

Beifußkraut und Möhrensamen statt Hopfen: Archäobotaniker der Universität Hohenheim analysiert prähistorische Brauereien – mit erstaunlichen Ergebnissen.

Vor 2.500 Jahren braute man es schon: das keltische Bier. Bis Mitte des 16. Jahrhunderts gab es unzählige Zubereitungsarten. 

Erst das Reinheitsgebot vom 23. April 1516 regelte das Bierbrauen in Deutschland. 

Trotzdem sei schon das Gerstengold der Kelten ein süffig-hochwertiges Gebräu besonderer Qualität gewesen, weiß Dr. Hans-Peter Stika, Archäobotaniker der Universität Hohenheim. 
 
Die Spelzgerste machte den Geschmack des dunklen und rauchigen Bieres, und die obergärigen Hefen brachten zusammen mit Milchsäurebakterien einen säuerlich spritzigen Geschmack hinzu, der im Sommer bei heißen Temperaturen Abkühlung versprach. Abgemildert hat die Komposition eine leichte Karamell-Note im Abgang, verursacht durch Kochsteine. Gewürzt wurde mit Beifußkraut und Möhrensamen.

Geschmacklich unterscheidet sich das Kelten-Bier von den heute bekannten Biersorten. Doch schon die Kelten legten Wert auf eine hohe Qualität ihrer Produkte, schlussfolgert Dr. Hans-Peter Stika vom Institut für Botanik der Universität Hohenheim.

Ausgrabungen in Hochdorf und Berlin

Derzeit untersucht Dr. Stika in Berlin zwei Ausgrabungsstellen. Auf der Fischerinsel – heute besser bekannt unter dem Namen Museumsinsel – haben die Forscher größere Mengen an Gerstenmalz zusammen mit den Rohfrüchten Roggen und Hafer entdeckt. Dort wurde wohl ein Mischbier aus Gerste, Roggen und Hafen gebraut.

Einen weiteren Malzfund von Spelzgerste und einen Hopfengarten untersuchen die Wissenschaftler in der Wüstung Diepensee unter dem neuen Flughafen BER. Alle Funde stammen aus dem 12. bis 14. Jahrhundert und verweisen auf Malzherstellung im Zuge von Brauvorgängen.

Die Untersuchungen im mittelalterlichen Berlin laufen noch, Theorien werden geprüft, Bodenproben analysiert. Die Ausgrabung und Untersuchung einer frühkeltischen Ausgrabungsstätte in Hochdorf hingegen ist bereits abgeschlossen – und liefert erstaunliche Erkenntnisse.

„Bei Ausgrabungen legten wir Gräben frei, die vermutlich Teile einer Bierbrauerei waren“, erklärt der Experte der Universität Hohenheim. „Diese Gräben wurden wohl zuerst zum Ankeimen der Gerste genutzt. Das dadurch entstandene Grünmalz konnte dann auf einem Aufbau über den Gräben, die so zudem auch als Darren genutzt worden waren, getrocknet werden. Bei einem Schadfeuer verkohlten die angekeimten Gerstenkörner und blieben bis in unsere heutige Zeit erhalten.“

Gärung durch Hefen

Anhand der Funde konnten die Wissenschaftler das Bierbrauen der Kelten nachempfinden, so Dr. Stika. „Das Kelten-Bier unterscheidet sich im Geschmack von unseren heutigen Bieren. Die Kelten wussten einfach nichts über Hefe und ihre Wirkung, sie vertrauten der Spontangärung durch wilde Hefestämme.

Die Gärung stellte sich durch Hefeverunreinigungen an den Gefäßen, Rührern und Schöpfkellen aus Holz ein. 

Anders als in den neuzeitlichen Braukesseln aus Kupfer und Stahl erfolgte das mittelalterliche Brauen in Holzgefäßen nicht unter sterilen Bedingungen. So konnten sich neben Hefen auch Milchsäurebakterien an der Gärung beteiligen. Selbst geringe Mengen an Milchsäure konnten das fertige Keltenbier für längere Zeit haltbar machen.“

„Ob die frühen Kelten durch Zugabe süßer Früchte oder Honig – beides kann natürlicherweise wilde Hefen tragen – eine Spontangärung absichtlich in Gang brachten, entzieht sich unserer Kenntnis. Dazu liegen keine Bodenfunde vor“, so der Experte.

Das Kelten-Bier aus dem Holzkessel

Seinen eigentümlichen Geschmack bekam das Kelten-Bier durch seine Würzmischung aus Beifuß und Möhrensamen anstatt Hopfen und durch die andere Zubereitungsart. „Das Bier der Kelten war rauchig und säuerlich, aber sehr erfrischend. Wir vermuten, dass ein Teil dieses Geschmackes von der Trocknung der angekeimten Gerstenkörner über dem offenen Feuer herrührt. Ein anderer Teil wurde vermutlich durch den Brauvorgang selbst verursacht.“

Bier brauten die Kelten nämlich in Holzgefäßen. Sie legten heiße Steine in das Gebräu und erhitzten es so langsam. „All diese Dinge zusammen geben einen besonderen Geschmack, der mit heutigen Bieren nicht zu vergleichen ist.“

Älteste Bierbrauerei Deutschlands

Obwohl das deutsche Reinheitsgebot in diesem Jahr erst seinen 500. Geburtstag feiert und vor 2.500 Jahren noch keine Rolle spielte, könnte das Keltenbier damals gut geschmeckt haben. „Unsere Untersuchungen des Keltenmalzes haben ergeben, dass es eine hohe Qualität besaß. Das spricht dafür, dass die Bierbrauer in der freigelegten Hochdorfer Brauerei viel Erfahrung beim Malzen hatten.“

„Die Darren in Hochdorf gehörten zur ältesten Brauerei, die bislang bei archäologischen Ausgrabungen in Deutschland gefunden wurde. Eine Hochrechnung ergab, dass das gefundene Braumalz von Hochdorf mindestens zum Brauen von ca. 750 bis 1.000 Liter Bier mit einem heute üblichen Alkoholgehalt von etwa 5 Prozent ausreichte. Das ist eindeutig zu viel für ein feuchtfröhliches Wochenende im Rahmen der Familie.“

Die Kelten: zeremonielle und organisierte Bierbraumeister

Die wahrscheinlichste Theorie: In Hochdorf wurden große Mengen Gerstenmalz hergestellt, die im Rahmen von rituellen oder zeremoniellen Festivitäten für eine Gemeinschaft zu Bier gebraut wurden. „Am Fuße des Fürstengrabhügels unweit der Keltensiedlung haben wir auch mehrere Gar- und Kochgruben entdeckt. Rituelle Ess- und Trinksitten am Grab der Ahnen scheinen das wahrscheinlichste Szenario zu sein, um diese Bodenfunde zu erklären.“

Auch anhand der Menge der Gerste lassen sich Schlussfolgerungen ziehen: „Wir vermuten, dass die Spelzgerste besonders zum Brauen angebaut wurde. Anders als in römischen Schriftquellen oft dargestellt können wir sagen, dass die Kelten keineswegs unkoordinierte Barbaren waren, auch nicht in der Landwirtschaft. Sie hatten ein durchdachtes Anbausystem, nutzen die fruchtbaren Böden der Gegend und düngten diese, um den größtmöglichen Nutzen und Ertrag zu gewährleisten. Die Wälder im Neckarbecken waren Großteils gerodet, eine große Fläche wurde für Pflanzenanbau genutzt.“

Die ersten Bierbraumeister der Geschichte waren die Kelten aber nicht:

Bereits die alten Ägypter stellten Bier in abgeänderter Form her, indem sie halb fertig gebackenes Brot aus Malz mit Wasser vergärten. Und auch die Römer kannten das aus Getreide hergestellte Gebräu, hielten sich jedoch lieber an den Wein, zumindest wenn man den schriftlichen Quellen Glauben schenkt.

• Denn für sie war Bier nicht mehr als das Getränk der Germanen – und damit der Barbaren.

500 Jahre deutsches Reinheitsgebot: Eine Expertenliste zum Thema erscheint am Freitag, 15. Januar 2016 unter www.uni-hohenheim.de/expertenlisten

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Florian Klebs Universität Hohenheim
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