CAVE-Untersucher: Lyme Borreliose Zeckenstich

Medizin am Abend Berlin MaAB-Fazit: „Grüne Tonne“ für Borrelien

• Das Bakterium Borrelia burgdorferi ist Verursacher der Lyme Borreliose, einer durch Zecken übertragenen Erkrankung, die Haut, Gelenke und Nervensystem betreffen kann. 

Eine unentdeckte Infektion mit Borrelien kann dabei zu einem chronischen Verlauf führen. 

• Die Aufnahme und der intrazelluläre Abbau von Borrelien durch menschliche Immunzellen wie Makrophagen sind deshalb ausschlaggebend für die Bekämpfung einer Infektion. 

Wissenschaftler des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) konnten nun entscheidende Schritte des intrazellulären Abbaus von Borrelien in Makrophagen aufklären – die Erreger werden in einer Art „grüner Tonne“ entsorgt. 
 
Bei ihrer Aufnahme in Makrophagen werden die langgestreckten Borrelien mit einer intrazellulären Membran-Hülle ummantelt.

Die stetige Abschnürung kleiner Membran-Anteile führt dabei zu einer kugelförmigen Verdichtung der Borrelien, einem entscheidenden Schritt, der zum vollständigen Abbau der Bakterien führt.

„Zugleich wird durch diese Verdichtung wieder Membran recycelt, die dann für weitere Aufnahme-Prozesse zur Verfügung steht – die Borrelien werden also quasi in einer zellulären ´grünen Tonne´ in Makrophagen verarbeitet“, erläutert Prof. Dr. Stefan Linder, Institut für medizinische Mikrobiologie, Virologie und Hygiene.

Sein UKE-Forscherteam konnte nun wichtige Schlüsselmoleküle identifizieren, die an der Schnittstelle des intrazellulären Borrelien-Abbaus und des Membran-Recyclings in menschlichen Makrophagen stehen. Ihre Erkenntnisse sind jetzt in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Journal of Cell Biology erschienen.

Befunde könnten Ansatzpunkte zur Bekämpfung weiterer Infektionen sein
Eine zentrale Rolle spielt dabei das Sorting Nexin-3 (SNX3), ein Molekül, das als Andockstelle für die zelluläre Reycling-Maschinerie dient.

SNX3 bindet eine spezielle Fettsäure im Membranmantel um die Borrelien und aktiviert weitere Proteine, die den Abbau der Borrelien fördern.

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die durch SNX3 gebundene Fettsäure sich bevorzugt an gekrümmten Membranen anreichert. „Die schraubenähnliche Form der Borrelien und die mehrfach gekrümmte Membranhülle stellen direkte Angriffspunkte zum gezielten und effizienten Abbau der Bakterien in Makrophagen dar“, erläutert Prof. Linder, dessen wissenschaftliche Arbeiten durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert werden.

Diese Befunde sind möglicherweise auch auf andere schraubenförmige Bakterien wie Treponema oder Legionella übertragbar und könnten daher neue Ansatzpunkte zur Bekämpfung entsprechender Infektionen bieten, so Prof. Linder.

• Eine Infektion mit Borrelien tritt fast ausschließlich in den Sommermonaten als Folge von Zeckenstichen auf. 

• Eine zeitige Entfernung der Zecken kann dabei eine Übertragung der Borrelien verhindern, da diese erst nach mehrstündiger Saugaktivität stattfindet. 

• Auf keinen Fall sollten Zecken bei der Entfernung gequetscht oder gestresst (zum Beispiel durch Öl) werden, da dies die Wahrscheinlichkeit einer Infektion steigert. 

• Die überwiegende Mehrheit der Borrelien-Infektionen führt zu einer Rötung der Haut, die sich ringförmig um die Einstichstelle ausbreitet. 

Bei Auftreten dieser Hautrötung sollte umgehend der Hausarzt aufgesucht werden, da sich die Infektion in diesem Stadium sehr gut antibiotisch behandeln lässt, raten die UKE-Mikrobiologen.

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Originalpublikation:

Klose, M., Salloum, J.E., Gonschior, H., Linder, S. (2019). SNX3 drives maturation of Borrelia-containing phagosomes by forming a hub for PI (3)P, Rab5a and galectin-9. J. Cell Biol. DOI: 10.1083/jcb.201812106

Der Fettstoffwechsel im Herzen

Medizin am Abend Berlin - MaAB - Fazit: Fit trotz Fett – ForscherInnen der Universität Graz zeigen: Hemmung des Fettabbaus schützt das Herz

• Bei Stoffwechselstörungen wie Typ II Diabetes und Adipositas lagert sich vermehrt Fett in den Organen ein. 

• In der Folge kommt es häufig zu Schädigungen und Funktionseinschränkungen des Herzmuskels. 

Günter Haemmerle aus dem Forschungsbereich BioHealth an der Universität Graz untersucht mit seiner Arbeitsgruppe die molekularen Mechanismen des Fettstoffwechsels im Herzen. 

Dabei haben die ForscherInnen entdeckt, dass zu viel Fett nicht unbedingt zum Problem werden muss, solange es „ordnungsgemäß“ gespeichert wird, um bei Bedarf als Energielieferant zu dienen. 

Ihre Erkenntnisse publizierten die BiowissenschafterInnen kürzlich im renommierten Fachjournal „Cardiovascular Research“. 
 
In der jüngsten Studie forschte Stephanie Kolleritsch aus der Arbeitsgruppe von Günter Haemmerle an Mäusen, die aufgrund einer genetischen Veränderung zu viel des Enzyms Perilipin 5 (PLIN5) produzierten.

 „Eine Überexpression von PLIN5 im Herzmuskel hemmt den Fettabbau, was bei unseren Mäusen zu einer massiven Herzverfettung führte“, berichtet Haemmerle.

Was die ForscherInnen überraschte:

Das Organ funktionierte trotzdem normal.

„Zwar wurde der Herzmuskel dicker, gleichzeitig aber nahm auch das Volumen der Kammern zu, sodass es weder zu einer Funktionseinschränkung noch zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Mäuse kam.

• Das legt den Schluss nahe, dass eine Herzschwäche bei Adipositas und Typ II Diabetes nicht durch das in Form von Triglyzeriden gespeicherte Fett zustande kommt, sondern erst durch toxische Produkte im Zuge eines gesteigerten Fettabbaus“, so der Molekularbiologe.

 Die neuen Erkenntnisse bestätigen vorangegangene Studien.

Gelangen über die Nahrung zu viele Fettsäuren ins Herz, stößt der Stoffwechsel an seine Grenzen und macht Fehler.

• Fettsäuren werden zum Teil nur unvollständig oxidiert, und der Abbau von Neutralfetten wie der Triglyzeride wird übermäßig gesteigert. 

„Dabei können freie Fettsäuren übrig bleiben, die potenziell toxisch wirken. 

• Unter anderem verändern sie die Struktur der Mitochondrien, die für die Energieproduktion zuständig sind“, erklärt Haemmerle.

Der gehemmte Fettabbau bewahrte die Mäuse in der Grazer Studie vor diesen negativen Auswirkungen.


Und noch ein weiterer Zusammenhang könnte für die Herzfunktion relevant sein:

„Durch die Drosselung des Fettabbaus muss das Organ zur Energiegewinnung auf Glukose zurückgreifen, was energetisch effizienter ist – ein Vorteil für das Herz“, ergänzt der Biowissenschafter.


Die neuen Erkenntnisse tragen wesentlich zum Verständnis des Fett- und Energiestoffwechsels im Herzen bei und können damit auch für neue Therapieoptionen interessant sein.

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Originalpublikation:

Low cardiac lipolysis reduces mitochondrial fission and prevents lipotoxic heart dysfunction in Perilipin 5 mutant mice
Stephanie Kolleritsch, Benedikt Kien, Gabriele Schoiswohl, Clemens Diwoky, Renate Schreiber, Christoph Heier, Lisa Katharina Maresch, Martina Schweiger, Thomas O. Eichmann, Sarah Stryeck, Petra Krenn, Tamara Tomin, Dagmar Kolb, Thomas Rülicke, Gerald Hoefler, Heimo Wolinski, Tobias Madl, Ruth Birner-Gruenberger, Guenter Haemmerle
Cardiovasc Res. 2019 May 6, DOI: 10.1093/cvr/cvz119

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Weitere Informationen für international Medizin am Abend Berlin 

https://academic.oup.com/cardiovascres/advance-article/doi/10.1093/cvr/cvz119/54... Publikation

Diabetiker: Fettsäurewerten im Blut - Gefahr

Medizin am Abend Berlin Fazit: Funktion von Duftrezeptor im menschlichen Herzen aufgeklärt

• In menschlichen Herzmuskelzellen haben Forscher erstmals die Funktion von Riechrezeptoren aufgeklärt, die auch in der Nase vorkommen. 

• Einer der Rezeptoren reagiert auf Fettsäuren, die sich gehäuft im Blut von Diabetikern finden. Aktiviert eine Fettsäure den Rezeptor, hat das einen negativen Effekt: 

Herzfrequenz und Herzkraft reduzieren sich. 

Medizin am Abend Berlin ZusatzThema: Komasaufen in Berlin

Das Team um Dr. Nikolina Jovancevic und Prof. Dr. Dr. Dr. habil. Hanns Hatt von der Ruhr-Universität Bochum berichtet die Ergebnisse in der Zeitschrift „Basic Research in Cardiology“. 
 
Nikolina Jovancevic und Hanns Hatt mit dem Duftstoff, der den Riechrezeptor im Herzen aktiviert
© RUB, Kramer
 
Die Forscher analysierten das Erbgut von Herzmuskelzellen mit modernen Gensequenziertechniken. Sie fanden aktive Gene für zehn verschiedene Riechrezeptoren. Rezeptor OR51E1 kam besonders häufig vor. Für weitere Versuche stellten die Forscher Herzmuskelzellen aus embryonalen Stammzellen und menschlichen Hautzellen her, in Kooperation mit dem Labor von Prof. Dr. Jürgen Hescheler von der Universität zu Köln. In diesen aktivierten sie Rezeptor OR51E1 mit dem Duftstoff Nonan/Decansäure, der einen ranzig-fettigen Geruchseindruck auslöst. Er verminderte die Schlagfrequenz der gezüchteten Miniherzen – und zwar umso stärker, je höher die Konzentration des Duftstoffs war. Entfernten die Forscher den Duftstoff, schlugen die Miniherzen wieder normal.

Reduzierte Herzkraft

In Kooperation mit Prof. Dr. Henrik Milting vom Herz-und Diabeteszentrum Bad Oeynhausen untersuchten die Bochumer Forscher auch Muskelzellen aus explantierten Herzen von Patienten.

Aktivierten sie den Rezeptor OR51E1 mit dem Fettsäureduft, reduzierte sich die Herzkraft.

Die Ergebnisse bestätigten sich in Experimenten mit Gewebeschnitten aus diesen Herzen, die in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Andreas Dendorfer vom Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München erfolgten.

Bei Menschen kommen die Fettsäuren, die an OR51E1 andocken können, im Blut und Herz-Fettgewebe in einer Konzentration vor, die ausreicht, um den Rezeptor zu aktivieren. 

Das bestätigten Analysen in Kooperation mit Prof. Dr. Erwin Schleicher von der Universitätsklinik in Tübingen.

Besonders im Blut von Diabetikern liegen die Fettsäuren in erhöhten Konzentrationen vor.

Negative Wirkung bei Diabetikern vermutet

„Das könnte sich negativ auf die Herzfunktion von Diabetikern auswirken“, vermutet Hanns Hatt, Leiter des Bochumer Lehrstuhls für Zellphysiologie. Sein Team entwickelte inzwischen einen Blocker für Rezeptor OR51E1, der den negativen Effekt der aktivierenden Düfte aufhebt. Es handelt sich um das Molekül 2-Ethylhexansäure.



Sie haben erforscht, warum das Herz riechen kann: Nikolina Jovancevic und Hanns Hatt
© RUB, Kramer

„Der Einsatz eines Blockers könnte in Zukunft helfen, die durch solche mittellangen Fettsäuren erzeugten negativen Wirkungen auf das menschliche Herz zu reduzieren – vor allem bei Patienten mit erhöhten Fettsäurewerten im Blut“, folgert Hatt. 

• Auch einen Beitrag zur Therapie von Patienten mit stark erhöhten Herzfrequenzen hält er für möglich. 

 Denkbar wäre es laut dem Bochumer Riechforscher sogar, den Duftstoff in Form einer Salbe zu verabreichen. „Wenn man die Stelle über dem Herzen einreibt, könnten genügend Duftstoffe durch die Haut gelangen, um eine Wirkung auf das Herz auszuüben; dafür gibt es erste Hinweise“, so Hatt.

Förderung

Finanzielle Unterstützung für die Arbeiten kam von der Heinrich-und-Alma-Vogelsang-Stiftung, der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 642, der Erich-und-Hanna-Klessmann-Stiftung sowie vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (Grant 81X2600217).

Originalveröffentlichung

Nikolina Jovancevic et al.: Medium-chain fatty acids modulate myocardial function via a cardiac odorant receptor, in: Basic Research in Cardiology, 2017, DOI: 10.1007/s00395-017-0600-y

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Prof. Dr. Dr. Dr. habil. Hanns Hatt
Lehrstuhl für Zellphysiologie
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 24586
E-Mail: hanns.hatt@rub.de
Dr. Julia Weiler Ruhr-Universität Bochum

Video im Netz

Ein Video, das die Behandlung der Herzzellen mit dem Duftstoff zeigt, 
finden Sie unter: http://news.rub.de/duftforschung-herz

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