Zeit - Umstellung der Unmut - Uhren

Jedes Jahr sorgt die Umstellung der Uhren für Unmut in weiten Teilen der Bevölkerung und eine entsprechende Medienresonanz. Was sagt die Wissenschaft zu Sinn und Unsinn der Zeitumstellung? Experten diskutieren darüber im Symposium „Zeitumstellung – Sommerzeit aus chronobiologischer und epidemiologischer Sicht“ auf der 33. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM), die vom 27.-29. November 2025 im Hannover Congress Centrum stattfindet.

Die aktuell umfassendste systematische Auswertung von Beobachtungsstudien beim Menschen (149 epidemiologische Originalstudien in 36 Ländern (1)) liefert differenzierte Hinweise auf die Auswirkungen der Umstellung auf Sommerzeit bzw. des Lebens mit Sommerzeit im Vergleich zur Winterzeit auf die Gesundheit des Menschen. Das Kernergebnis ist, dass sowohl negative als auch positive Auswirkungen auf die Gesundheit beobachtet werden.

Chronobiologischer Hintergrund für die Forschung ist, dass als Folge der Zeitumstellungen – in Deutschland erstmals zum 1. Mai 1916 umgesetzt – circadiane Rhythmen gestört und z.B. die Schlafdauer und Schlafqualität beeinflusst werden können. Offene Schlüsselfragen sind, welche kurz-, mittel- und langfristigen Verbindungen es durch die Zeitumstellungen mit Gesundheit und Krankheit gibt.

Damit beschäftigt sich Univ.-Prof. Dr. Thomas C. Erren, MPH, Direktor am Institut und Poliklinik für Arbeitsmedizin, Umweltmedizin und Präventionsforschung der Universität zu Köln, in seinem Vortrag „Zeitumstellungen, Gesundheit und Krankheit: Was zeigt die Epidemiologie?“. „Epidemiologische Studien sind von großem Interesse, da sie zeigen können, ob das, worauf mechanistische Studien und Tierversuche möglicherweise hinweisen, tatsächlich relevant für den Menschen ist bzw. sein kann“, sagt Erren.
Dazu hat er gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern diese 149 epidemiologischen Studien ausgewertet: „Die Studien weisen z.B. darauf hin, dass die Umstellung auf Sommerzeit das Risiko tödlicher Verkehrsunfälle erhöhen, aber die Zahl der Straftaten mit Körperverletzung verringern kann. Im Gegensatz dazu geht die Umstellung auf Winterzeit mit einem Rückgang der Gesamtsterblichkeit, der tödlichen Verkehrsunfälle und der Arbeitsunfälle einher, aber auch mit einem Anstieg der Straftaten mit Körperverletzung. Die Umstellung auf Winterzeit scheint die Schlafdauer zu verlängern. Das Leben mit Sommerzeit und Winterzeit ist mit einer Verringerung der Gesamtsterblichkeit verbunden.“ In der Gesamtschau seien die Einzel- und Gesamteffekte der Zeitumstellungen auf Gesundheit und Krankheit nicht ausreichend verstanden, fasst Thomas Erren zusammen. „Die Vorteile der Sommerzeit in Sommermonaten auf die Sterblichkeit, des Winterzeit-Überganges auf den Schlaf und die Sterblichkeit sowie der Winterzeit auf den Schlaf können Argumente für eine Beibehaltung der Zeitumstellungen sein. Negative Auswirkungen des Zeitumstellungs-Überganges im Frühling könnten durch Strategien zum Schutz von Personen mit erhöhtem Risiko für Herzinfarkte (2), zur Verringerung von Verkehrsunfällen und zur Verhinderung von Straftaten gemildert werden“ schlussfolgert er.

Neben diesem weltweiten Blick zeigt eine neue Studie zu Schlafzeiten in Deutschland, dass viele der knapp 60.000 Teilnehmer ihren Schlaf nicht vollständig an die Sommerzeit anpassten, sondern über die sieben Monate der Sommerzeit im Mittel nur ungefähr 50 der eigentlich 60 Minuten Verschiebung kompensierten. Sie hinkten also über die Sommerzeit im Mittel 10 Minuten hinterher in ihrem Schlaf, der per Wearables bis zu 2,7 Jahre aufgezeichnet wurde. „Dies ist genau, was man aus Sicht der biologischen Tagesrhythmik erwarten würde und die Warnungen vieler Schlafgesellschaften inklusive die der DGSM vor negativen Folgen der Sommerzeit auf den Schlaf weiter bestätigt“, sagt Dr. Eva Winnebeck, Assistenz-Professorin an der Universität von Surrey, Großbritannien, die die Datenauswertung dieser noch unveröffentlichten Studie leitete.

„Es ist schon lange bekannt, dass das Wann und Wie unseres Schlafes stark von unserer biologischen Tagesrhythmik gesteuert wird, die wiederum von der täglichen Lichtexposition beeinflusst wird. Und die Sommerzeitregelung greift in dieses tägliche Lichtsignal empfindlich ein.“ Während der Sommerzeit verlagern sich Schul- und Arbeitszeiten um eine Stunde nach vorne, was für die meisten bedeutet, eine Stunde früher aufstehen zu müssen. Dies reduziert für viele vor allem am Anfang und Ende der Sommerzeit, also im Frühjahr und Herbst, die Tageslichtverfügbarkeit am Morgen und macht damit früheres Aufstehen schwieriger, u.a. durch eine spätere Taktung der Tagesrhythmik. „Zum Glück sind die Sonnenaufgänge in Deutschland über den Hochsommer aber so früh, dass der Mangel an Morgenlicht im Hochsommer gut kompensiert werden sollte. Tatsächlich begünstigen sommerliche Lichtbedingungen generell eine frühere Tagesrhythmik und damit früheren Schlaf, was die erfolgreiche Vorverschiebung von 50 Minuten in unserer Studie gut erklären könnte“ erläutert Dr. Winnebeck, „Dieser natürliche, saisonale Vorteil wird allerdings durch die Umstellung auf die (künstliche) Sommerzeit wieder weggenommen. Die Daten unserer Studie deuten an, dass durch die Sommerzeit viele im Sommer eventuell noch einmal zehn Minuten schlechter dran sind als im Winter, statt einen Vorteil zu haben.“ Sie weiß als Chronobiologin und Schlafforscherin, dass wir generell als Gesellschaft mit Schlafmangel und mit zu späten Schlafzeiten zu kämpfen haben und es vielen schwer fällt, rechtzeitig aufzustehen - mit immer besser nachgewiesenen akuten und langfristigen Risiken für die Sicherheit und die körperliche und mentale Gesundheit.

Die genauen Auswirkungen der Sommerzeit auf jeden Einzelnen, auf die öffentliche Gesundheit über die deutsche Bevölkerung und vor allem über Länder hinweg sind aber natürlich stark abhängig von einzelnen Zeiten und Verhalten sowie kulturellen, geographischen und saisonalen Lichtbegebenheiten, was eine umfassende weltweite Datenauswertung stark erschwert. „Was jedoch den Schlaf und die chronobiologische Gesundheit angeht“, so Winnebeck, „deuten immer mehr Studien stark darauf hin, dass die Abschaffung der Sommerzeit eine einfache, gesellschaftliche Maßnahme sein könnte, um für viele einen besseren und gesünderen Schlaf zu ermöglichen.“

Wir erklären Ihnen die Nacht!

Die Geschehnisse in der Nacht und vielleicht der Schlaf selbst sind in vielerlei Hinsicht unerklärlich. Die Schlafforschung und Schlafmedizin bringt immer mehr Licht ins Dunkel. Daher wissen wir inzwischen, wie wichtig dieser Abschnitt in unserem Leben für die menschliche Gesundheit ist. Die Deutsche Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM) hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Nacht besser verstehen zu lernen, dieses Wissen öffentlich weiterzugeben und dadurch den Schlaf mehr wertzuschätzen. Auch die Jahrestagung der DGSM trägt dazu bei.


Romy Held,
Tel.: +49173/5733326
E-Mail: romy.held@conventus.de

Quellen:
(1) Daylight-Saving Time & Health: A Systematic Review of Beneficial & Adverse Effects https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2025.03.17.25324086v2

(2) Zeitumstellungen und Herzinfarktrisiko - Systematisches Review und Metaanalyse https://www.aerzteblatt.de/archiv/zeitumstellungen-und-herzinfarktrisiko-ffe2be6...

Chronischer Lungenerkrankungen

Warum führen Virusinfektionen bei manchen Asthmabetroffenen zu gefährlichen Krankheitsschüben, während andere kaum Beschwerden haben? Wissenschaftlerinnen

und Wissenschaftler des Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) haben nun den zugrunde liegenden Mechanismus entschlüsselt und einen Biomarker gefunden, der schwere Verläufe vorhersagen und neue Therapieoptionen ermöglichen könnte. 

Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Allergy veröffentlicht.

Virusinfektionen der Atemwege stellen viele Patientinnen und Patienten mit Asthma vor eine große Herausforderung, denn diese rufen nicht nur einen grippalen Infekt oder eine Bronchitis hervor, sondern bei manchen auch eine akute Verschlimmerung der Asthma-Symptome. 

Für die Betroffenen bedeutet diese akute Exazerbation bestenfalls, dass der Verlust der medikamentös erreichten Symptomkontrolle durch eine Anpassung der Medikamentendosis wiedererlangt werden kann. 

Schlimmstenfalls ist die Exazerbation so schwer, dass die zu behandelnde Person im Krankenhaus versorgt werden muss oder gar lebensrettende Maßnahmen ergriffen werden müssen. 

Erschwerend kommt hinzu, dass es zum einen bislang möglich nicht ist, diejenigen Patientinnen und Patienten zu identifizieren, die zu solchen Exazerbationen neigen. 

Zum anderen steht keine spezielle Therapie der Exazerbation zur Verfügung, so dass darauf zurückgegriffen werden muss, die Dosis der verfügbaren Medikamente in der Hoffnung auf Besserung zu erhöhen, was in schweren Fällen häufig nicht gelingt. 

Dies ist darin begründet, dass die Frage, wie die Exazerbation tatsächlich entsteht, derzeit nicht geklärt ist, denn eine Exazerbation tritt nicht bei jedem Infekt und nicht bei jedem Patienten auf.

Die Forschungsgruppen „Epigenetik chronischer Lungenerkrankungen“ und „Lungenimmunologie“ am FZB haben zusammen einen neuen Mechanismus entdeckt, der eine Antwort auf diese Frage geben und sowohl diagnostische als auch therapeutische Perspektiven eröffnet: 

In einem Mausmodell für die akute Asthma-Exazerbation zeigte sich, dass unter allen Zytokinen das Interleukin (IL) 6 dasjenige ist, das in Reaktion auf den Exazerbationsauslöser am frühsten und in größter Menge freigesetzt wird. 

Tatsächlich ging es der Maus umso schlechter, je mehr IL-6 gebildet wurde. 

Fehlt jedoch einer Maus das IL-6 (z.B. durch einen gentechnischen knock-out) oder wird es an seiner Funktion gehindert (z.B. durch Gabe eines Antikörpers), ist sie vor der Auslösung der Exazerbation geschützt. Die hohe Freisetzung von IL-6 ist demnach unbedingt notwendig für die Exazerbation – aber wie kommt es dazu?

Um diese Frage zu beantworten haben die Forschenden nun Atemwegsepithelzellen, die das Ziel aller respiratorischen Viren sind und die auf Infektionen mit der Freisetzung von IL-6 reagieren, in-vitro – also im Labor - wiederholt mit Rhinoviren infiziert. Tatsächlich reagierten diese Zellen mit einer immer höheren Freisetzung von IL-6, je häufiger sie infiziert wurden. Interessanterweise ist diese gesteigerte Produktion epigenetisch durch ein bestimmtes Methylierungsmuster des IL6-Gens fixiert, so dass sie eine Art Gedächtnis bildet und erinnert werden kann. Damit gelang zum einen die Übertragung des Konzepts der sog. „trained immunity“ auf strukturbildende Epithelzellen.

Zum anderen wurden diese Methylierungsmuster auch in einer Gruppe von Asthmapatienten gefunden, bei denen sie nicht nur mit einer hohen Expression von IL-6 und dem Bedarf an Notfallmedikamenten korrelierte, sondern auch prädiktiv ist für zukünftige Exazerbationen. Damit ist ein erster Schritt getan, um diejenigen Asthmapatienten mit hohem Exazerbationsrisiko zu identifizieren, die darüber hinaus eventuell auch von einer antikörper-basierten Anti-IL-6-Therapie profitieren könnten.

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Prof. Dr. rer. nat. Markus Weckmann
Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum
Leiter der Forschungsgruppe "Epigenetik chronischer Lungenerkrankungen"
Mail: mweckmann@fz-borstel.de

PD Dr. Michael Wegmann
Leiter der Forschungsgruppe "Lungen-Immunologie"
Mail: mwegmann@fz-borstel.de

Originalpublikation:
Lunding, L. P., Weckmann, M., Zissler, U. M., Jakwerth, C. A., Bodenstein-Sgró, R., Webering, S., Vock, C., Ehlers, J. C., Fernandez Ceballos, R. A. M., Nemani, S. S. P., Reddy, K. D., Oliver, B., Vermeulen, C., Van den Berge, M., Ober, C., Künstner, A., Busch, H., König, I., Garbers, C., Schmidt-Weber, C., Nold-Petry, C. A., Bahmer, T., Heyckendorf, J., Hansen, G., von Mutius, E., Rabe, K., Dittrich, A., Schaub, B., Brinkmann, F., Kopp, M., & Wegmann, M. (2025). Immune training of the interleukin-6 gene in airway epithelial cells is central to asthma exacerbations. Allergy. https://doi.org/10.1111/all.70070

Geburtsbedingten Einkommensverluste

Der Einkommensverlust von Müttern nach der ersten Geburt ist in Deutschland noch wesentlich größer als bisher angenommen. 

Mütter verdienen im vierten Jahr nach der Geburt durchschnittlich fast 30.000 Euro weniger als gleichaltrige Frauen noch ohne Kinder – mit langfristigen Auswirkungen auf Karriere und die spätere Rente. 

Bisherige Schätzungen lagen bei rund 20.000 Euro und damit etwa 30 Prozent zu niedrig. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie des ZEW Mannheim mit der Universität Tilburg.

„Werden Frauen unter 30 Jahren erstmals Mutter, erleiden sie einerseits Verluste im gegenwärtigen Einkommen, andererseits verpassen sie auch wichtige Karriereschritte in der besonders prägenden frühen Berufsphase mit entsprechenden Folgen für ihren weiteren Werdegang. Frauen, die zu einem späteren Zeitpunkt Kinder bekommen, haben diese Phase mit häufig hohem Lohnwachstum bereits durchlaufen und sich im Arbeitsmarkt etabliert. 

Deshalb verzeichnen sie in absoluten Zahlen stärkere Einbußen im Einkommensniveau, beispielsweise durch reduzierte Arbeitszeiten. Langfristig gelingt es ihnen aber besser, ihre Karriere nach der Geburt wieder aufzunehmen. Die Verluste nach der ersten Geburt entwickeln sich also unterschiedlich für Mütter unterschiedlichen Alters“, erklärt Studien-Koautor Dr. Lukas Riedel aus der ZEW-Forschungsgruppe „Ungleichheit und Verteilungspolitik“.

„Je älter und damit berufserfahrener die Mutter, desto geringer sind nach einigen Jahren die Verluste gegenüber dem Einkommen vor der Geburt. Da jüngere Mütter durch die Geburt auch Lohnwachstum verpassen, sind ihre relativen Verluste größer und weisen in der Zeit nach der Geburt zudem einen deutlich negativen Trend auf. Sie können den Karriererückstand nach der Geburt also oft nicht mehr aufholen“, ergänzt Riedel.

Verzerrte Ergebnisse korrigiert

Die beobachteten Einkommensverluste bei Müttern nach der ersten Geburt werden häufig als „Child Penalty“ bezeichnet. In der aktuell gängigen Methode werden diese Verluste mithilfe sogenannter Event Studies geschätzt. Die Forschung entwickelte sich methodisch allerdings weiter. Deshalb kann die ZEW-Studie zeigen, dass die konventionelle Event Study Schwachstellen hat und zu verzerrten Ergebnissen führt.

Bleibt das Alter bei der ersten Geburt außen vor, werden Mütter untereinander verglichen, obwohl beide Gruppen bereits die Auswirkungen der Geburt auf ihr Einkommen erfahren. Für verlässliche Ergebnisse müssten Mütter aber mit gleichaltrigen Frauen verglichen werden, die noch keine Kinder haben. Die Autoren schlagen deshalb ein angepasstes Verfahren vor: „Unsere Schätzmethode nutzt nur saubere Vergleiche mit gleichaltrigen Frauen, die noch kein Kind haben. So können wir die Einkommensentwicklung im Fall ohne Geburt realistisch abbilden sowie die weiter fortgeschrittenen Karrieren älterer Mütter berücksichtigen“, sagt Valentina Melentyeva, Koautorin von der Universität Tilburg in den Niederlanden.

„Dieses Vorgehen erlaubt nicht nur, die Einkommensverluste nach der Geburt abhängig vom Alter der Mütter zu schätzen. Zusätzlich lassen sich so auch unterschiedliche Ursachen für die Gehaltsunterschiede analysieren“, ergänzt Riedel.

Amtliche Statistiken zu über 186.000 Müttern

Die ZEW-Studie überprüft das bisher gängige „Event Study“-Modell, das zur Ermittlung von Einkommensverlusten nach der ersten Geburt herangezogen wird. Sie verwendet amtliche deutsche Daten von über 186.000 Müttern aus der „Stichprobe der Integrierten Arbeitsmarktbiografien“, erhoben zwischen 1975 und 2021.

Allgemein gilt, dass die geburtsbedingten Einkommensverluste langfristige Auswirkungen haben. Vergleichsweise traditionelle Geschlechterrollen in Deutschland und ein Kinderbetreuungsangebot, das trotz mehrerer Ausbauschritte oft keine Vollzeitarbeit erlaubt, tragen häufig zu dauerhafter Teilzeitarbeit von Müttern bei, sodass beispielsweise für sie häufig auch die Rentenzahlungen niedriger ausfallen.

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Dr. Lukas Riedel
Wissenschaftler in der ZEW-Forschungsgruppe „Ungleichheit und Verteilungspolitik“
Tel.: +49 (0)621 1235-353
E-Mail: Lukas.Riedel@zew.de

Originalpublikation:
https://ftp.zew.de/pub/zew-docs/dp/dp25033.pdf

Neurologischen Entwicklungsstörung

Auf den Punkt gebracht:
• Neue Entwicklungsstörung entdeckt: Varianten des UNC13A-Gens sind Ursache für schwere neurologische Beeinträchtigungen.

• Drei Formen der Entwicklungsstörung identifiziert: Je nach Variation haben Betroffene unterschiedliche Symptome mit unterschiedlichem Schweregrad, die auf verschiedenen molekularen Mechanismen beruhen.

• Möglicher Ansatz für Therapien: In Zukunft könnten sogenannte Antisense-Oligonukleotid-Therapien, die ausschließlich die Produktion krankmachender UNC13A-Proteine unterdrücken, die Symptome bei zwei Formen der Krankheit abschwächen.

Eine E-Mail schreiben, zum Bus rennen, das Lied im Kopfhörer mitsummen – damit wir denken, fühlen oder handeln können, müssen unsere rund 100 Milliarden Nervenzellen miteinander kommunizieren. 

Über sogenannte Synapsen werden dabei Informationen mit Botenstoffen zwischen Zellen übertragen. Eine einzelne Nervenzelle kann bis zu 10.000 solcher Synapsen ausbilden – entsprechend zahlreich sind ihre zellulären Kommunikationspartner.

Ein Schlüsselprotein bei der synaptischen Signalübertragung ist das Protein UNC13A (Munc13-1), das daran beteiligt ist, Botenstoffe – Neurotransmitter genannt – freizusetzen. Darüber hinaus spielt UNC13A eine Rolle bei der Anpassungsfähigkeit von Synapsen, die für Lern- und Gedächtnisprozesse entscheidend ist.

Neue Entwicklungsstörung

Varianten des UNC13A-Gens, das den Bauplan des Proteins UNC13A enthält, können zudem eine bisher unbekannte neurologische Entwicklungsstörung auslösen. Dies haben Forschende um Nils Brose vom Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften und Noa Lipstein, ehemals Mitarbeiterin in Broses Abteilung und jetzt Gruppenleiterin am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie, gemeinsam mit den klinischen Genetiker*innen Anita Rauch (Universität Zürich, Schweiz) und Reza Asadollahi (University of Greenwich, UK) entdeckt. Ihre Erkenntnisse wurden jüngst in der Zeitschrift Nature Genetics veröffentlicht.

Im Rahmen weltweiter Kooperationen mit zahlreichen Kliniken identifizierte das Team bislang rund 50 Patient*innen, bei denen dieses Syndrom diagnostiziert wurde. Viele von ihnen haben so eine Erklärung für ihr Krankheitsbild erhalten. Das Spektrum der Beeinträchtigungen durch das veränderte Gen reicht dabei von verzögerter Entwicklung und geistigen Beeinträchtigungen über Sprach- und Bewegungsstörungen bis hin zu Zittern und Krampfanfällen. In einigen Fällen kommt es auch zum Tod im frühen Kindesalter.

Drei Formen der Entwicklungsstörung

Die Abteilung Molekulare Neurobiologie von Nils Brose erforscht seit vielen Jahren die Wirkweise des Proteins UNC13A. Nur diese langjährigen Anstrengungen ermöglichten es, die Ursachen der Entwicklungsstörung auf molekularer Ebene zu entschlüsseln.

Mithilfe elektrophysiologischer Studien an Mäusen und dem Fadenwurm C. elegans konnte das Forschungsteam aufklären, wie sich verschiedene Varianten des UNC13A-Gens auf die Funktion von Nervenzell-Synapsen auswirken. In bislang 20 Fällen ist es auf diese Weise gelungen, die Krankheitsursachen aufzuklären.

„Die Symptome variieren, je nachdem, welche Funktion das UNC13A-Protein nicht mehr ausüben kann“, erklärt Lipstein. „Die krankheitsauslösenden Genvarianten lassen sich in drei Subtypen der Erkrankung zusammenfassen, bei denen jeweils andere Beeinträchtigungen von Nervenzellen auftreten. Sie rufen jeweils ein eigenes Krankheitsbild hervor und erfordern daher unterschiedliche therapeutische Ansätze, obwohl die Ursache im selben Gen liegt“, betont die Wissenschaftlerin.

Ansätze für neue Therapien

Die Ergebnisse der Forschenden machen Hoffnung für Therapien: „Antisense-Oligonukleotid-Therapien, die die Produktion krankmachender Proteine unterdrücken und so die relative Häufigkeit des normalen UNC13A-Proteins erhöhen, könnten die Krankheitssymptome bei zwei Formen der Entwicklungsstörung verringern“, sagt Brose. Die neuen Erkenntnisse können zudem Wege eröffnen, um häufigere neurologische Erkrankungen wie ALS, Frontotemporale Demenz (FTD) und die Alzheimer-Krankheit zu behandeln. 

Jüngste Studien zeigten, dass eine veränderte Produktion des UNC13A-Proteins ein Schlüsselfaktor für das Fortschreiten dieser Krankheiten ist.

„Unsere Studien machen den Wert langfristiger Grundlagenforschung deutlich. Die Identifizierung der genauen molekularen Grundlagen dieser neurologischen Entwicklungsstörung ist ein entscheidender Schritt zur Entwicklung von Behandlungsmethoden“, betont Lipstein.

MaAB - Medizin am Abend Berlin Fortbildungen VOR ORT

Prof. Dr. Nils Brose
Abteilung Molekulare Neurobiologie
Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Göttingen
Tel.: +49 551 201-31725
E-Mail: brose@mpinat.mpg.de

Originalpublikation:
Asadollahi, R. et al.: Pathogenic UNC13A variants cause a neurodevelopmental syndrome by impairing synaptic function. Nature Genetics (22. Oktober 2025)
https://doi.org/10.1038/s41588-025-02361-5

Wenn Glukose knapp ist...Achtung Fettsäuren..

Die Genvariante ApoE4 wird mit einem erhöhten Alzheimer-Risiko in Verbindung gebracht. 

Wie genau sie die neuronale Funktion im alternden Gehirn beeinträchtigt, haben jetzt Forschende des Max Delbrück Center und der Universität Aarhus entdeckt. In „Nature Metabolism“ stellen sie den Mechanismus vor.

Die Genvariante ApoE4 gilt schon lange als wichtigster genetischer Risikofaktor für eine im Alter auftretende Alzheimer-Demenz: 

Wer sie besitzt, hat im Vergleich zu den Nicht-Träger*innen ein zwölfmal so hohes Risiko, an Alzheimer zu erkranken. 

Die nah verwandte Genvariante ApoE3, die beim Menschen am häufigsten vorkommt, erhöht die Anfälligkeit für das Leiden hingegen anscheinend nicht. 

Der Grund für diesen Unterschied war bislang unklar.

Eine Studie in der Fachzeitschrift „Nature Metabolism“ ist der Ursache jetzt auf der Spur: 

Wenn Glukose knapp ist, können Neuronen, die dem ApoE3-Protein ausgesetzt sind, langkettige Fettsäuren als alternative Energiequelle nutzen. 

Dieser lebenswichtige Stoffwechselweg ist im ApoE4-Gehirn blockiert.

„Die Fähigkeit, Glukose zu verwerten, nimmt im alternden Gehirn ab, sodass die Nervenzellen gezwungen sind, alternative Energiequellen zu nutzen“, erklärt Letztautor Professor Thomas Willnow, der am Max Delbrück Center die Arbeitsgruppe „Molekulare Herz-Kreislaufforschung“ leitet und am Institut für Biomedizin der Universität Aarhus in Dänemark eine Professur innehat. 

„ApoE4 hindert die Neuronen anscheinend daran, Fette als alternative Energiequelle zu nutzen, wenn die Versorgung mit Glukose nachlässt.“

Experimente mit Mäusen und menschlichen Neuronen

Das Gehirn verbraucht etwa ein Fünftel der im Körper vorhandenen Glukosezufuhr. 

Mit zunehmendem Alter nimmt seine Fähigkeit, den Zucker zu verstoffwechseln, jedoch ab. 

Dieses Nachlassen ist sowohl Teil normaler Alterungsprozesse als auch einer Alzheimer-Demenz – und es nimmt in der Regel schon viele Jahre, bevor die ersten Symptome der Krankheit auftreten, seinen Lauf.

ApoE, das vom ApoE-Gen kodierte Protein, gehört zu einer Familie fettbindender Proteine, den Apolipoproteinen. 

Im zentralen Nervensystem wird ApoE vor allem von bestimmten Gehirnzellen, den Astrozyten, freigesetzt. 

Es hilft dabei, Lipide zu den Neuronen zu transportieren.

Um zu verstehen, warum die ApoE4-Variante das Risiko für Alzheimer im Vergleich zu ApoE3 so dramatisch erhöht, haben die beiden Erstautorinnen der Studie, Dr. Anna Greda, Assistenzprofessorin in Willnows Arbeitsgruppe in Aarhus, und Dr. Jemila Gomes, die dort promoviert hat und nun als Postdoc in Willnows Berliner Team forscht, mit den Technologieplattformen „Pluripotent Stem Cells“ und „Electron Microscopy“ des Max Delbrück Center zusammengearbeitet. Die Forschenden verwendeten gentechnisch veränderte Mäuse, die das menschliche ApoE3- oder ApoE4-Gen trugen. In ihrem Mausmodell fanden sie heraus, dass das Protein ApoE3 mit einem Rezeptor namens Sortilin interagiert, um Fettsäuren in die Nervenzellen zu transportieren. 

ApoE4 hingegen stört die Funktion von Sortilin und verhindert so die Aufnahme der Lipide in die Neuronen.

Im nächsten Schritt prüften die Wissenschaftler*innen, ob ihre an Mäusen gewonnenen Erkenntnisse auch für die Gesundheit des menschlichen Gehirns relevant sind. Sie nutzten dafür Neuronen und Astrozyten mit verschiedenen ApoE-Genvarianten, die sie aus menschlichen Stammzellen gezüchtet hatten. In den gezüchteten Zellen konnte das Team erneut beobachten, dass ApoE3 es den Neuronen ermöglichte, langkettige Fettsäuren zu verstoffwechseln – während ApoE4 diese Fähigkeit unterband.

„Mithilfe der transgenen Mausmodelle und der aus Stammzellen gewonnenen menschlichen Gehirnzellen-Modelle haben wir entdeckt, dass der Stoffwechselweg, über den Nervenzellen Lipide zur Energiegewinnung verbrennen, in Anwesenheit von ApoE4 nicht funktioniert. Denn diese ApoE-Variante blockiert den für die Lipidaufnahme erforderlichen Rezeptor auf den Nervenzellen“, fasst Greda die Studienergebnisse zusammen.

Neue Alzheimer-Therapien

„Unsere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn mit zunehmendem Alter in hohem Maße darauf angewiesen ist, für die Energiegewinnung von Glukose auf Lipide umschalten zu können“, fügt Gomes hinzu. „Menschen, die das ApoE4-Gen besitzen, sind dazu offenbar nicht in der Lage – was ihr Risiko für eine Unterversorgung und den Tod von Nervenzellen im Alter erhöht.“ Die Studie eröffne jedoch neue Wege für Interventionen, um die Nutzung von Lipiden als Energiequelle bei ApoE4-Trägern zu verbessern, sagt Gomes.

Medikamente, die die Verwertung von Lipiden beeinflussen, seien bereits auf dem Markt, ergänzt Willnow. Diese Wirkstoffe könnten nun auf ihr Potenzial bei Menschen mit der ApoE4-Genvariante untersucht werden. Nachgewiesen haben die Forschenden schon, dass die Behandlung von Neuronen mit der pharmakologischen Substanz Bezafibrat den Fettsäurestoffwechsel in ApoE4 exprimierenden Zellen wiederherstellen kann. Natürlich müssten solche Medikamente in klinischen Studien getestet werden, sagt Willnow. „Ich bin aber zuversichtlich, dass unsere Forschung neue Behandlungsmöglichkeiten gegen diese verheerende Krankheit aufzeigen wird.“

Max Delbrück Center

Das Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft legt mit seinen Entdeckungen von heute den Grundstein für die Medizin von morgen. An den Standorten in Berlin-Buch, Berlin-Mitte, Heidelberg und Mannheim arbeiten unsere Forschenden interdisziplinär zusammen, um die Komplexität unterschiedlicher Krankheiten auf Systemebene zu entschlüsseln – von Molekülen und Zellen über Organe bis hin zum gesamten Organismus. In wissenschaftlichen, klinischen und industriellen Partnerschaften sowie in globalen Netzwerken arbeiten wir gemeinsam daran, biologische Erkenntnisse in praxisnahe Anwendungen zu überführen – mit dem Ziel, Frühindikatoren für Krankheiten zu identifizieren, personalisierte Behandlungen zu entwickeln und letztlich Krankheiten vorzubeugen. Das Max Delbrück Center wurde 1992 gegründet und vereint heute eine vielfältige Belegschaft mit rund 1.800 Menschen aus mehr als 70 Ländern. Wir werden zu 90 Prozent durch den Bund und zu 10 Prozent durch das Land Berlin finanziert.

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Professor Thomas Willnow
Gruppenleiter „Molekulare Herz-Kreislaufforschung“
Max Delbrück Center
willnow@mdc-berlin.de

Originalpublikation:
Anna Greda, Jemila Gomes, et al. (2025): „Interaction of sortilin with apolipoprotein E3 enables neurons to use long-chain fatty acids as alternative metabolic fuel“. Nature Metabolism, DOI:10.1038/s42255-025-01389-5

Weitere Informationen finden Sie unter
- AG Willnow
- Porträt
- Paper

Konsum von Krötengift

Die Kröte gehört als Grusel-Accessoire zu Halloween. Sie gilt traditionell als Beigabe zu Zaubertrank und Hexengebräu. Heute weiß man aus der pharmakologischen und toxikologischen Forschung, welche berauschenden und giftigen Substanzen bestimmte Arten dieser Amphibien über Sekrete oder Schleim absondern. 

Dies erklärt einen neuen, durchaus gefährlichen Trend, der von Australien über die USA nun auch nach Europa gekommen ist: 

der Konsum von Krötengift, beispielsweise durch Abschlecken dieser Amphibien. 

Was der Ulmer Pharmakologe und Toxikologe Professor Holger Barth über dieses eigenartige Phänomen zu sagen hat und warum er ausdrücklich vor dem „Konsum“ von Kröten abrät, lesen Sie hier:

Mussten Sie heute auch schon ‚eine Kröte schlucken‘, um ein Ziel zu erreichen? Diese Metapher zeigt, dass die meisten Menschen Kröten eher als unappetitlich oder gar ekelhaft empfinden. Nun, das Schlucken unserer heimischen Kröten wäre wohl nicht nur gewöhnungsbedürftig, sondern vermutlich auch gesundheitsschädlich, denn der Krötenschleim enthält Toxine, die auf das Herz wirken, vergleichbar den bekannten Digitalis-Giften des Fingerhutes. 

Wie einige Amphibien, beispielsweise der Feuersalamander, stellen Kröten Giftstoffe her, so genannte Bufotoxine, die aus Drüsen auf ihre Haut ausgeschieden werden. 

Sie wirken gegen Fressfeinde, verhindern aber auch die Besiedelung durch Bakterien oder Pilze.

Während hierzulande der Konsum heimischer Amphibien eher wenig attraktiv ist, schleckt man in anderen Regionen wie den USA oder Australien schon mal an der Kröte, um sich in einen Rauschzustand zu versetzen, der dem durch LSD (Lysergsäurediethylamid) ähneln soll. Die dort heimischen Colorado- bzw. Aga-Kröten enthalten in ihrem Schleim neben Bufotoxin ein Gemisch an Halluzinogenen – darunter die Stoffe Bufotenin, Dimethyltryptamin und 5-Methoxymonomethyltryptamin, die dem LSD chemisch ähnlich sind. In Australien, woher diese Praxis ursprünglich stammt, wird auch die Haut der Aga-Kröte (Bufo marinus, bis 25 cm lang) genutzt: Die gifthaltige Krötenhaut wird getrocknet und zu einem berauschenden Sud verkocht oder geraucht. In den USA wird stattdessen die Colorado-Kröte (Bufo alvarius, bis 20 cm lang) verwendet. Bei ihr findet sich das Gift in Form eines weißlichen Sekrets vor allem im Nacken, von wo aus es direkt abgeleckt wird oder in getrockneter Form geraucht werden kann.
Zwar ist in den USA der Konsum von Krötensekret mittlerweile verboten, aber die Tiere dürfen in Terrarien weiter gehalten werden. Auch in Deutschland wird inzwischen das Sekret konsumiert und die Kröten sogar legal gehandelt, da Handel und „Konsum“ dieser Tiere nicht über das Betäubungsmittelgesetz reguliert sind.

Etwa 30 Minuten nach dem Abschlecken der Kröte setzen Empfindungen und Symptome ein, die nach Beschreibung der Krötenschlecker den psychischen und körperlichen Auswirkungen eines LSD-Trips sehr ähnlich sind: Euphorie, Enthemmung, Wahrnehmung von Farben und Lichteffekten, aber auch Verwirrung, Schwindel, Kopfschmerz, Übelkeit und Erbrechen. Da man aber – wie bei allen Rauschmitteln aus Tieren, Pflanzen oder Pilzen – nicht abschätzen kann, wie hoch konzentriert Giftstoffe und berauschende Substanzen im Krötensekret vorliegen, kann es zu Vergiftungen mit lebensbedrohlichen Komplikationen wie starkem Blutdruckanstieg und Herzrhythmusstörungen bis hin zum Herzstillstand kommen. Der Gebrauch tierischer Halluzinogene ist daher eine durchaus gefährliche Angelegenheit, weshalb vom Konsum dringend abzuraten ist. In diesem Sinne: Schlecken Sie auch zukünftig bitte keine Tiere ab, oder wie der US-Nationalparkdienst für die Besucher auf Facebook postet: „Bitte sehen Sie ab vom Lecken der Kröten!“

Dass wir hin und wieder die ein oder andere Kröte zu schlucken haben, wird sich hingegen wohl nicht vermeiden lassen. Denn wie schreibt der tschechische Dichter und Politiker Viktor Dyk in seinem Theaterstück die „Morgenkröte“ (1908), auf das die Redensart möglicherweise zurückgeht: „(…) wenn man durchs Leben kommen will, müsste man eigentlich jeden Morgen eine Kröte schlucken. Dann kann man einigermaßen sicher sein, dass einem tagsüber nichts Ekelhafteres mehr über die Zunge läuft.“

Zum Autor :

Professor Holger Barth leitet das Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie, Toxikologie und Naturheilkunde am Universitätsklinikum Ulm. Der Wissenschaftler war viele Jahre Präsident der Deutschen Gesellschaft für Toxikologie (GT) sowie der Deutschen Gesellschaft für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie (DGPT). Die Fachgesellschaften befassen sich mit der Ausbildung und Zertifizierung von Fachgutachtern sowie mit Gefährdungsanalysen und Risikoeinschätzungen zu pharmakologischen Substanzen und toxischen Stoffen.
Holger Barth forscht in den Ulmer Sonderforschungsbereichen zum menschlichen Peptidom, zu Trauma und zu bakteriellen Toxinen. Auch für sein Engagement in der Lehre wurde der Wissenschaftler vielfach ausgezeichnet, darunter mehrfach als „Bester Dozent“ für Molekulare Medizin an der Universität Tübingen, wo er kooptiertes Mitglied der Medizinischen Fakultät ist.

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Prof. Dr. Holger Barth, Direktor des Instituts für Experimentelle und Klinische Pharmakologie, Toxikologie und Naturheilkunde am Universitätsklinikum Ulm, E-Mail: holger.barth@uni-ulm.de
https://www.uniklinik-ulm.de/pharmakologie-toxikologie.html

Bei der evidenzbasierten Gesundheitsversorgung gibt es hierzulande Nachholbedarf:

Zum Welttag der evidenzbasierten Gesundheitsversorgung am Montag, 20.10.2025

Bei der evidenzbasierten Gesundheitsversorgung gibt es hierzulande Nachholbedarf: 

Darauf macht Cochrane Deutschland anlässlich des Welttags der evidenzbasierten Gesundheitsversorgung am Montag, 20.10.2025, aufmerksam. „Patientinnen und Patienten in Deutschland haben Anspruch darauf, auf Grundlage vertrauenswürdiger wissenschaftlicher Evidenz behandelt zu werden – also nach dem besten verfügbaren Kenntnisstand“, fordert Prof. Dr. med. Jörg Meerpohl, Direktor von Cochrane Deutschland in Freiburg. „Leider ist das aber bis heute nicht immer sichergestellt.“

Dabei sei eine evidenzbasierte Gesundheitsversorgung angesichts des Milliardendefizits der gesetzlichen Krankenkassen heute wichtiger denn je, so Meerpohl. „Wir müssen dafür sorgen, dass das knappe Geld für jene Therapien oder Untersuchungen ausgegeben wird, die erwiesenermaßen am besten helfen. Und das geht nur, wenn wir wirklich wissen, was wirkt – und was eben nicht.“

Im Alltag aber stoßen Mediziner*innen, Pflegekräfte und anderes Gesundheitspersonal noch immer auf einige Hürden, wenn sie ihre Patient*innen nach dem aktuellsten Stand der Wissenschaft behandeln und betreuen möchten: „Es ist nämlich aus verschiedenen Gründen oft gar nicht so einfach, überhaupt an das beste verfügbare Wissen zu gelangen“, so Meerpohl.

Hürde 1:
Das weltweit aktuellste Wissen zu Medizin- und Gesundheitsfragen liegt häufig nicht gebündelt vor, sondern versteckt sich gewissermaßen verstreut in vielen einzelnen Studien. Diese Studien müssen in so genannten systematischen Evidenzsynthesen zusammengesucht, ausgewertet und zusammengefasst werden. Für diese aufwändige Arbeit braucht es aber Expert*innen: „Es kostet viel Zeit und Geld, die internationale Studienlage in solchen Übersichtsarbeiten umfassend und wissenschaftlich exakt zu bewerten und zusammenzufassen. Deswegen brauchen Forschende dafür mehr öffentliche Fördergelder als bisher“, so Meerpohl. 

„Denn ohne ausreichende Förderung gibt es für viele relevanten Fragen keine hochwertigen Evidenzsynthesen. Und ohne hochwertige Evidenzsynthesen kann es keine vertrauenswürdigen medizinischen Leitlinien für Ärztinnen und Ärzte geben – und also auch keine evidenzbasierte Gesundheitsversorgung.“

Hürde 2:
Ein erheblicher Teil klinischer Studien weltweit bleibt unveröffentlicht. „Das verschwendet nicht nur knappe Forschungsgelder“, so Meerpohl, „sondern verzerrt vor allem auch die Faktenlage.“ Cochrane Deutschland fordert daher, dass neue Studien vor ihrem Beginn verpflichtend registriert und ihre Ergebnisse zeitnah veröffentlicht werden müssen. „Dazu braucht es verbindliche Regelungen, deren Einhaltung auch überprüft wird“, so Meerpohl. „Nur so kann es uns gelingen, Forschung effizienter zu machen und das Vertrauen der Öffentlichkeit in die Wissenschaft zu wahren.“

Hürde 3:
Und selbst wenn es verlässliche, evidenzbasierte Informationen zu Medizin- und Gesundheitsfragen gibt, die unabhängig von Interessenskonflikten sind: Längst nicht immer sind sie frei zugänglich und für jeden gut verständlich formuliert. „Eigentlich brauchen wir zu jeder relevanten medizinischen Fragestellung niederschwellige Patienteninformationen genauso wie kompakte Zusammenfassungen für Politiker*innen sowie medizinische Leitlinien und Fachartikel für Expert*innen im Gesundheitssystem“, so Jörg Meerpohl. „Und idealerweise sollten all diese Informationen kostenfrei zur Verfügung stehen. Das ist aber heute nicht der Fall – gerade dann nicht, wenn es um Fachpublikationen geht. Denn die liegen häufig hinter den Bezahlschranken der Verlage.“

Angesichts der großen Herausforderungen im deutschen Gesundheitswesen reicht es aber nicht aus, evidenzbasierte Gesundheitsinformationen besser verfügbar zu machen und im Alltag stärker zu nutzen. Vielmehr müssten dann auch Taten folgen, so Meerpohl, und zum Beispiel all jene medizinischen Maßnahmen und ihre Vergütung überprüft werden, deren Nutzen fraglich sei: „Gesundheitspolitische Entscheidungen werden meist in einem gesellschaftlichen Spannungsfeld getroffen, in dem Evidenz nicht das einzige Argument ist. Aber sie dürfen den Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse nicht ignorieren“, so Meerpohl. „Denn wenn die verfügbare Evidenz konsequent berücksichtigt wird, können unnötige Behandlungen oder Untersuchungen vermieden werden. Und das würde sich doppelt lohnen: Die Patienten hätten weniger Aufwand – und unser Gesundheitssystem weniger Ausgaben.“

Über Cochrane
Cochrane Deutschland mit Sitz in Freiburg ist Teil der weltweiten, gemeinnützigen Cochrane Collaboration mit Sitz in London. Dieses Netzwerk unabhängiger Wissenschaftler*innen erstellt systematische Übersichtsarbeiten zu verschiedensten medizinischen und gesundheitlichen Fragen – die so genannten Cochrane Reviews. Darin fassen die Forschenden die internationale Studienlage zusammen und bewerten deren Qualität. Ziel ist es, dadurch eine evidenzbasierte, verlässliche Grundlage für medizinische und gesundheitspolitische Entscheidungen zu schaffen. Seit seiner Gründung 1993 hat das Netzwerk bereits mehr als 9000 Cochrane Reviews veröffentlicht.
Weitere Informationen finden Sie unter
Positionspapier „Freien Zugang zu Wissen sicherstellen, evidenzbasierte Gesundheitsversorgung stärken“

Englischsprachige Info-Seite zum Welttag der evidenzbasierten Gesundheitsversorgung

CAVE: Form des Herzinfarkts

Künstliche Intelligenz kann das Risiko von Patient:innen mit der häufigsten Form des Herzinfarkts präziser einschätzen als bisherige Methoden und somit die Behandlung gezielter steuern. Dies zeigt eine internationale Studie unter Leitung der Universität Zürich.

Ärzt:innen, die Patient:innen mit der häufigsten Form des Herzinfarkts – dem sogenannten akuten Koronarsyndrom ohne ST-Hebung – behandeln, stützen sich bislang auf einen festgelegten Score. 

Mithilfe des sogenannten GRACE-Scores werden das Risiko sowie der optimale Zeitpunkt für eine Herzkatheter-Behandlung eingeschätzt und bestimmt. 

Dieser Score ist weit verbreitet und weltweit in internationale klinische Leitlinien integriert. 

Allerdings ist schon lange bekannt, dass die bestehenden Instrumente die Komplexität dieser Patient:innen nicht vollständig erfassen.

Daten von über 600’000 Patient:innen

Die heute in der Fachzeitschrift «The Lancet Digital Health» veröffentlichte Studie zeigt: 

Viele Patient:innen müssen möglicherweise neu eingestuft werden – mit potenziell weitreichenden Folgen für die weltweite Behandlung von Herzinfarkten. 

In der bislang grössten Studie zur Risikovorhersage bei der häufigsten Herzinfarktform analysierte ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Zürich (UZH) die Gesundheitsdaten von über 600’000 Patient:innen aus zehn Ländern.

Dabei wurden die klinischen Studiendaten der sogenannten VERDICT-Studie erstmals mithilfe von KI ausgewertet und das Modell darauf trainiert, jene Patient:innen zu identifizieren, die am meisten von einer frühen Herzkatheterbehandlung – etwa dem Einsetzen eines Stents – profitieren.

Neue Risikoeinteilung der Patient:innen nötig

«Die Ergebnisse waren bemerkenswert: 

Während einige Patient:innen deutlich von einer frühzeitigen Intervention profitierten, zeigte sich bei anderen nur ein geringer oder gar kein Nutzen», sagt Erstautor Florian A. Wenzl vom Zentrum für Molekulare Kardiologie der UZH, der auch am National Health Service in England forscht. Gemäss den Forschenden deutet dies darauf hin, dass die derzeitigen Behandlungsstrategien teilweise die falschen Patient:innen adressieren. Eine umfassende Neustratifizierung der Versorgung, bei der der individuelle Nutzen etablierter Behandlungsstrategien abgeschätzt wird, könnte demnach nötig sein.

Laut Wenzl zeigt die Studie, wie künstliche Intelligenz die Behandlung von Herzinfarkten verändern kann: 

«Indem wir die klinischen Studiendaten erneut analysiert haben, hat unser Modell GRACE 3.0 gelernt, wer tatsächlich von einer frühen invasiven Behandlung profitiert – und wer nicht. Das könnte helfen, in Zukunft die Versorgung dieser Patient:innen sowie die Herzkreislaufgesundheit nach dem Infarkt zu verbessern».

Personalisierte Therapie dank präziserer Risikoabschätzung

Letztautor Thomas F. Lüscher, der am Zentrum für Molekulare Kardiologie der UZH und an der Royal Brompton and Harefield hospitals in London forscht, erklärt: «GRACE 3.0 ist das bislang fortschrittlichste und zugleich praktischste Instrument, um Patient:innen mit der häufigsten Form des Herzinfarkts zu behandeln.» 

Der neue Score ermittelt nicht nur das Risiko genauer, sondern dient auch als Entscheidungshilfe für eine personalisierte Therapie. «Das könnte in Zukunft klinische Leitlinien prägen und dazu beitragen, Leben zu retten», so Lüscher.

Mit dem neuen GRACE 3.0-Score möchten die Forschenden Ärzt:innen ein einfaches, validiertes und KI-gestütztes Instrument zur Verfügung stellen, das sie in der klinischen Praxis unterstützt, und ihnen dabei hilft, Herzinfarkt-Patient:innen zukünftig individueller und wirksamer zu versorgen.

MaAB - Medizin am Abend Berlin Fortbildung en VOR ORT

Dr. med. Florian A. Wenzl
Center for Molecular Cardiology
Universität Zürich
florian.wenzl@uzh.ch
+41 76 749 42 50

Prof. Dr. med. Thomas F. Lüscher
Royal Brompton and Harefield hospitals
London, UK
t.luescher@rbht.nhs.uk
+44 7502 008 487

Originalpublikation:
Wenzl FA, Kofoed KF, Simonsson M, Ambler G, van der Sangen NMR, Lampa E et al. Extension of the GRACE score for non-ST-elevation acute coronary syndrome: a development and validation study in ten countries. Lancet Digit Health. 18 October 2025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.landig.2025.100907

Abbau von Aktinfilamenten durch die Schlüsselfaktoren Coronin, Cofilin und AIP1

Funktion und Rolle von Schlüsselfaktoren beim Abbau von Aktinfilamenten von Max-Planck-Forschenden neu definiert

Wenn man sich eine Zelle im Körper vorstellt, erwartet man wahrscheinlich nicht, dass sie sich bewegt. 

Einige Zellen, wie beispielsweise Immunzellen, sind jedoch sehr mobil: 

Sie verändern ständig ihre Form, wandern zu einer Wunde, die geschlossen werden muss, oder jagen Bakterien im Blutkreislauf. Diese Mobilität wird durch das Zytoskelett gewährleistet - einem komplexen Netzwerk aus Filamenten, das fortwährend auf- und wieder abgebaut wird. Wie der Abbau von Aktinfilamenten durch die Schlüsselfaktoren Coronin, Cofilin und AIP1 gesteuert wird, hat nun ein Team unter der Leitung von Stefan Raunser am Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie in Dortmund (MPI) aufgeklärt. Ihre Arbeit definiert die Rolle dieser Proteine neu und liefert molekulare Details, die unser Verständnis davon verbessern, wie sich gesunde und bösartige Zellen im Körper fortbewegen.

Zellen wachsen, verändern ihre Form, bewegen und teilen sich. Sie verleihen Geweben Struktur, schließen Wunden und jagen Bakterien im Blut. Diese Mobilität ist Voraussetzung für zahlreiche lebenswichtige Prozesse – etwa die Immunabwehr -, aber sie bildet auch die Grundlage für pathologische Ereignisse wie die Metastasierung. Die mechanische Stabilität der Zelle und ihre Bewegungsfähigkeit werden durch das Zytoskelett gewährleistet, einem dynamischen Netzwerk aus Proteinröhren und -filamenten. Aktinfilamente spielen dabei eine zentrale Rolle. Sie bilden sich selbst, indem einzelne Aktinproteine polymerisieren.

„Need for Speed“
„Im Durchschnitt können sich Zellen etwa 30 bis 50 Mikrometer pro Stunde fortbewegen – das entspricht ungefähr einem Millimeter pro Tag. Für eine mikrometergroße Zelle ist das sicherlich kein hohes Tempo“, sagt Stefan Raunser, Direktor am MPI Dortmund. „Der molekulare Prozess, der dieser Bewegung zugrunde liegt, muss jedoch mit „rasender“ Geschwindigkeit ablaufen. “Innerhalb von Sekunden wachsen Aktinfilamente unter der Zellmembran und schieben diese vorwärts. Fast ebenso schnell müssen diese Filamente wieder abgebaut werden, um ihre unproduktive Verlängerung zu verhindern und eine optimale Kraftübertragung auf die Membran zu gewährleisten. Der Abbau wird von einem Protein-Trio aus Coronin, Cofilin und AIP1 reguliert - doch die zugrunde liegenden Mechanismen waren bislang unklar.

Jedes Quäntchen Geschwindigkeit herausquetschen
„Mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie haben wir 16 3D-Strukturen erhalten, die zeigen, wie diese Proteine gemeinsam auf Aktinfilamente einwirken“, erklärt Wout Oosterheert, Erstautor der Studie und ehemaliger Postdoc im Labor von Stefan Raunser (jetzt Junior-Gruppenleiter am Netherlands Cancer Institute). „Zum ersten Mal konnten wir den Abbau von Aktinfilamenten so detailliert visualisieren, und es stellte sich heraus, dass dieser Prozess mehrere koordinierte Schritte umfasst. Mit anderen Worten: Wir haben einen Tanz zwischen Proteinen entdeckt - eine molekulare Choreografie.“

Zunächst haftet Coronin am Filament und beschleunigt allosterisch die Freisetzung des Phosphats, das nach der ATP-Hydrolyse an Aktin gebunden bleibt. Dies löst auch eine kleine Veränderung in der Verdrehung des Filaments aus, wodurch das Filament für die Bindung mehrerer Cofilin-Proteine vorbereitet wird. Die Cofilin-Bindung drückt Coronin vom Filament weg und schafft so eine Bindungsplattform für AIP1, das dann wie eine Zange wirkt: Es greift das Filament und „quetscht“ es, wodurch die Verbindungen zwischen den Aktin-Einheiten aufgebrochen werden und es schließlich zu einer schnellen Trennung kommt.

Von der Struktur zur Therapie?
Viele Schritte des aufgeklärten Mechanismus waren zuvor nicht erwartet worden. Frühere Forschungen anderer Gruppen hatten suggeriert, dass Cofilin das Hauptprotein ist, das das Aktinfilament durchtrennt, wobei AIP1 nur als Helferprotein fungieren sollte. Die Studie der Max-Planck-Forschenden zeigt jedoch, dass AIP1 das eigentliche Protein ist, das die Durchtrennung vornimmt. „Unsere Strukturuntersuchungen ermöglichten es uns, die Rollen der Schlüsselfaktoren beim Abbau von Aktinfilamenten neu zu definieren”, sagt Raunser. Eine Fehlregulation der beteiligten Proteine ist mit einer Vielzahl von Krankheiten verbunden - von Krebs über Immunerkrankungen bis hin zu Myopathien.

„Unsere Arbeit trägt einen wichtigen Teil zum Verständnis der Aktindynamik bei, und das neue Wissen könnte letztendlich zur Entwicklung neuer Therapeutika führen“, fügt Oosterheert hinzu. „Aus wissenschaftlicher Sicht ist es auch einfach spannend, dass wir die synergistischen Wirkungen von Coronin, Cofilin und AIP1 so detailliert visualisieren konnten. Dies unterstreicht, wie streng reguliert der Abbau des Aktinnetzwerks tatsächlich ist.“

Originalpublikation:
Oosterheert W, Sanders MB, Hofnagel O, Bieling P, Raunser S. Choreography of rapid actin filament disassembly by coronin, cofilin and AIP1. Cell
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.09.016

TIP TOP Fachvorträge:

Vortrag heute 12.10.2025 um 15.00 Uhr