Innere Uhr: Mit Kohlenmonoxid läuft’s rund

2. Dezember 2016
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Stoffwechselprozesse jeglicher Art sind eng mit unserer inneren Uhr verzahnt. Innerhalb des Uhrwerks ist Kohlenmonoxid für ein reibungsloses Ticken entscheidend. Wird dessen Produktion gestört, wirkt sich das auf andere Prozesse aus.

Chronobiologen der Charité Berlin konnten zeigen, dass der Kohlenmonoxid-Stoffwechsel des Körpers und die innere Uhr eng zusammenarbeiten. Kohlenmonoxid entsteht in lebenden Zellen als Abbauprodukt des roten Blutfarbstoffs. Seine Herstellung wird tageszeitabhängig von der inneren Uhr gesteuert, gleichzeitig reguliert Kohlenmonoxid selbst die Innere Uhr.

Innere Uhr und Stoffwechselprozesse sind eng miteinander verzahnt, damit der Körper je nach Tageszeit optimal auf Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel Nahrung, reagieren kann. Dabei werden Stoffwechselsignale vom molekularen Uhrwerk wahrgenommen und der Zellstoffwechsel in der Folge angepasst.

Kohlenmonoxid für reibungsloses Ticken

Sobald einer dieser Mechanismen gestört ist, funktioniert auch der andere nicht richtig, wie sich an Diabetes oder dem Metabolischem Syndrom, zum Beispiel bei einer durch Schichtarbeit gestörten innerer Uhr beobachten lässt. Die Wissenschaftler um Prof. Achim Kramer, Leiter des Arbeitsbereichs Chronobiologie am Institut für Medizinische Immunologie, haben nun untersucht, welche Rolle der Stoffwechsel von Häm, einem eisenhaltigen Farbstoff der roten Blutkörperchen, für das Funktionieren der inneren Uhr spielt. Es handelt sich dabei um eine komplexe Verbindung, die als Stoffwechselsensor in zahlreichen anderen Proteinen präsent ist.

„Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Abbauprodukt von Häm, das Kohlenmonoxid – eigentlich ein hochtoxisches Gas – für ein reibungsloses Ticken der Inneren Uhr essentiell ist“, erklärt Prof. Kramer.

Störungen beeinflussen Uhrwerk

„Stört man dessen Produktion in Leberzellen, zum Beispiel durch pharmakologische Hemmung oder durch genetisches Ausschalten des verantwortlichen Enzyms Hämoxygenase, ist der molekulare Mechanismus der inneren Uhr gestört und sie geht langsamer“, sagt Kramer.

Störungen dieser Art führen zu einer massiven Fehlregulation von Hunderten von Genen, die unter anderem auch für essentielle Stoffwechselprozesse, wie die Neusynthese von Glukose, verantwortlich sind. Die aktuellen Erkenntnisse tragen zu einem weiteren Verständnis der Zusammenhänge von Stoffwechselerkrankungen und dem Wirken der inneren Uhr bei. Mit der Aufklärung der molekularen Grundlagen der inneren Uhr könnten sich zudem gezieltere Therapien entwickeln lassen.

Originalpublikation:

Reciprocal regulation of carbon monoxide metabolism and the circadian clock
Roman Klemz et al.; Nature Structural & Molecular Biology, doi: 10.1038/nsmb.3331; 2016

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4 Kommentare:

Gast
Gast

In wie fern spielt die Schilddrüse beim zeitlichen Regelkreislauf mit eine Rolle?
Wenn Sie nicht richtig rund läuft, vermag sie dann nicht den “Schalter” zu verstellen, oder warum liegt man bei Erkrankung punkt 3 Uhr morgens hell wach? Ist SIE dann nicht der “Zündgeber”??

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Interessant ist die Frage, ob CO direkt auf den Nucleus suprachiasmaticus, also sozusagen den “Supervisor” im Hypothalamus wirkt, der die verschienenen organischen Regelkreise (“innere Uhren”) synchronisiert. Oder aber setzt die Wirkung direkt an den einzelnen inneren Uhren an, sodass die cicadiane Snchronisation nicht mehr funktioniert. Spannende Fragen – Danke für den Beitrag!

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Joachim Bedynek
Joachim Bedynek

… und dieses fein abgestimmte System maßen sich die Zeitgenossen seit 1980 an, alle halbe Jahre zu ändern.

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dr. med.dent. Wolfgang Stute
dr. med.dent. Wolfgang Stute

seit Jahren schreibe ich , dass elementare Prozeße aus evolutionsbiologischen Gründen gasförmig beeinflußt werden. Wir kennen als wesentliche Gasotransmitter NO- Co-SH . Deren Finetuning bestimmt stark unser Leben u. unsere Gesundheit mit.
Z. Bsp. :Bereits mit Beginn der AIDS- Erkrankungzeit entstand in der Zelle eine Stickstoff ( NO -) Überlast , die der Körper versuchte mit CO gegenzu schalten ; mit dem gleichzeitig auftretenden
Th1/ Th2- Switch war die Basis der HIV- Erkrankung gelegt .

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