Zigarettenrauch schwächt die Mitochondrien, die Kraftwerke der Zellen. Ein wissenschaftliches Team der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen und der Universitätsmedizin Essen hat sich diesen Effekt genauer angesehen und ein In-vitro-Modell entwickelt, um die Signalwege im Inneren der Zellen besser zu verstehen. Denn es gibt einen vermuteten Stoffwechselzusammenhang zwischen Rauchen und der altersbedingten Makuladegeneration (AMD).
An der kürzlich im Journal „Cell Death Discovery“ erschienene Publikation haben die Forschenden des Instituts für Zellbiologie (Tumorforschung), der Klinik für Augenheilkunde und des Instituts für Physiologie zusammengearbeitet. Sie haben in Laborexperimenten Zellen aus der menschlichen Netzhaut untersucht und mit einem Extrakt aus Zigarettenrauch behandelt – einmal unter normalen Sauerstoffbedingungen von 21 Prozent, einmal unter Sauerstoffmangel mit nur 1 Prozent.
Funktionsweise der Mitochondrien beeinträchtigt
„Wir konnten beobachten, dass Zigarettenrauch die sogenannte mitochondriale Integrität stört, also die natürliche Funktionsweise der Mitochondrien stark beeinträchtigt“, so Dr. Yoshiyuki Henning, Postdoc am Institut für Physiologie am Universitätsklinikum Essen. Normalerweise würde in so einem Fall ein Notfallmechanismus anspringen, der dazu führt, dass der Zuckerstoffwechsel, die sogenannte Glykolyse rapide ansteigt. Umso überraschender war es für die Forschenden, dass dieser Mechanismus ausblieb und stattdessen zwei Stoffwechselwege zur Energiegewinnung unter normalen Sauerstoffverhältnissen massiv gestört waren. Der Energiefluss ließ sich aber unter Sauerstoffmangel medikamentös wiederherstellen. „Das ist für uns vor allem deshalb interessant, weil ein gestörter Energiestoffwechsel in den Netzhautzellen als eine zentrale Ursache für die altersbedingte Makuladegeneration vermutet wird“, erklären Dr. Gina-Eva Görtz, Wissenschaftlerin in der Klinik für Augenheilkunde und Dr. Johann Matschke, Leiter der Nachwuchsgruppe „Metabolismus und Strahlenantwort“ am Universitätsklinikum Essen. Das neue In-vitro-Modell erlaubt es, diesen Zusammenhang zukünftig weiter zu untersuchen.
Gefördert wurde das Projekt durch die Medizinische Fakultät der Universität Duisburg-Essen, die regelmäßig ein interdisziplinäres Winterseminar ausrichtet. Hier werden neue Projektideen entwickelt, interne Kooperationen angebahnt und durch ein Programm zur internen Forschungsförderung (IFORES) finanziell unterstützt.
Link zur Originalveröffentlichung: Cigarette smoke causes a bioenergetic crisis in RPE cells involving the downregulation of HIF-1α under normoxia – PubMed (nih.gov)
Quelle: Pressemitteilung der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen vom 02.11.2023
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