Be my Valentine: Ein biochemisches Date

12. Februar 2014
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14.02, Valentinstag. Medizinstudent Max steckt mitten in den Physikumsvorbereitungen. Doch heute hat er ein Date mit Nele, in die er sich während der letzten Biochemiepraktika verguckt hat. Sie geht ihm nicht aus dem Kopf, doch da ist auch die Biochemie präsent.

Max hastet auf dem Weg vom Bioladen nach Hause. Gerade hat er noch frisch gemahlenes Roggenmehl gekauft. Denn heute ist der große Tag: Er hat eine Verabredung zum Abendessen mit Nele. Seit Nele ihm vor einer Woche zugesagt hat, produziert sein Hypothalamus übermäßig viel Corticotropin-Releasing-Hormon (CRH) aus kleinzelligen Kerngebieten. Über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren stimuliert CRH die Synthese vom adrenocorticotropem Hormon (ACTH) in der Adenohypophyse. ACTH wiederum treibt über seine Wirkung an der Nebennierenrinde Max Cortisolspiegel in bisher ungeahnte Höhen.

Das bleibt nicht folgenlos. Max empfindet Schlafmangel (sein zirkadianer Rhythmus gerät aus dem Takt), Herzrasen (die Expression von beta2-Rezeptoren führt zu einer höheren Sensibilität des Herzens für Katecholamine) und eine gesteigerte Aufmerksamkeit (als hydrophobes Glucocorticoid passiert Cortisol die Blut-Hirn-Schranke). Außerdem hat Max fast 1kg abgenommen. Klar: Cortisol wirkt als kataboles Hormon auf die Energiespeicher.

Endlich ist er zu Hause angekommen. Jetzt noch schnell das Essen vorbereiten, denn in einer Stunde kommt Nele. Für das Date hat sich Max etwas ganz Besonderes einfallen lassen: Als Vorspeise gibt es einen Salat mit selbstgemachtem Roggen-Brot. Darauf folgt eine Lasagne mit sahniger Bechamel-Soße. Schokopudding wird den krönenden Abschluss bilden. Das Brot ist schon im Ofen. Als nächstes wird der Salat vorbereitet. Doch dabei ist Max unvorsichtig: Als er die Tomaten schneidet, kommt auch sein Finger unters Messer. Verdammt, das hat wehgetan. Zwar hemmt das Cortisol seine Prostaglandinsynthese und somit die Schmerzwahrnehmung, dennoch muss sofort die Blutstillung einsetzen: An das in der Wunde freigelegte subendotheliale Kollagen bindet der von-Willebrand-Faktor. Er fungiert mit mehreren Glykoproteinen als Adapterprotein, welches die Bindung von Thrombozyten vermittelt und diese aktiviert. Das hat umfassende Folgen: Die Thrombozyten lösen eine Vasokonstriktion (Serotonin- und TXA2-Wirkung auf glatte Muskulatur) im umliegenden Gewebe aus und bilden dünne Vorsätze. Eine Konformationsänderung der Glykoproteine löst eine Aggregation der Thromobozyten aus. Diese sekretieren nun Thromboxan A2 (TXA2), Plättchen-aktivierenden Faktor (PAF) und später auch Fibrinogen. Durch das entstehende Fibrin-Netzwerk entsteht ein weißer Thrombus und die kleine Wunde ist vorerst verschlossen.

Perplex vom biochemischen Feuerwerk

Sicherheitshalber klebt Max noch ein Pflaster darauf. Schließlich soll seine Küche ja nicht wie die von Hannibal Lecter aussehen. Nun gut, nach diesem kleinen Missgeschick bleibt nur noch die Lasagne vorzubereiten. Beim Anbraten des Hackfleisches läuft Max das Wasser, genauer gesagt der Speichel, im Munde zusammen. Ursache dafür ist ein bedingter Reflex. Max befindet sich in der sogenannten kephalen Sekretionsphase. Psychische, chemische oder in diesem Fall olfaktorische Reize führen zu einer Aktivierung des Parasympathikus. Die cholinergen Fasern des Parasympathikus aktivieren die muskarinergen Rezeptoren in den Azinuszellen der Speicheldrüsen. Diese lösen durch die Aktivierung eines G-Proteins die Synthese des Second Messenger Inositoltriphosphats (IP3) aus. IP3 öffnet nun am glatten endoplasmatischen Retikulum Ca2+-Kanäle, die zu einer Verschmelzung der sekretorischen Vesikel des Golgi-Apparats mit der Plasmamembran und damit zur Exozytose der protein- und zuckerhaltigen Sekrete des Speichels führen.

Kaum hat Max die Lasagne in den Ofen geschoben, klingelt es auch schon an der Tür. Das muss Nele sein. Max Herz überschlägt sich geradezu. Die Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin zeigen ihre volle Wirkung am Herzen. Ausgeschüttet werden diese beiden Hormone aus Vesikeln des Nebennierenmarks bei Symphatikusaktivierung. Wie auch beim Speichel führt hier ein Ca-Einstrom zur Fusion der Vesikel mit der Membran. Mittlerweile hat Nele den Weg durch den Hausflur in Max’ Wohnung gefunden. Dieser ist immer noch ganz perplex von dem biochemischen Feuerwerk, welches gerade in ihm abläuft. Als sie vor ihm steht, gefällt Max sehr, was er sieht: Nele trägt ein schickes schwarzes und nicht allzu langes Kleid.

Angenehmer Schauer

In seinen Augen passiert dabei Folgendes: Treffen Photonen von Neles Kleid auf Max’ Netzhaut, wird dort in den Stäbchen und Zapfen 11-cis-Retinal zu all-trans-Retinal isomerisiert. Diese einfache Drehung zweier C-Atome um eine Doppelbindung führt über ein GTP-beladenes Transducin und das Schließen eines Natriumkanals schließlich zu einer Hyperpolarisation – Max sieht hell, beziehungsweise im Falle ihres Kleides, dunkel.

Als Nele Max zur Begrüßung  auf die Wange küsst, durchfährt ihn ein kleiner Schauer. Durch den angenehmen Hautkontakt schüttet seine Neurohypophyse Oxytocin aus. Dieses wird ursprünglich im Hypothalamus gebildet, gelangt dann aber über axonalen Transport in die Neurohypophyse. Das Neuropeptid Oxytocin wirkt sowohl als Hormon als auch als Neurotransmitter. Es wird maßgeblich für soziale Kontakte und Paar- sowie Gruppenbildung verantwortlich gemacht. Solch komplexe psychische Zustände wie Liebe kann man damit aber nicht erklären.

Mittlerweile serviert Max sein 3-Gänge-Menü. Salat und Brot schmecken wunderbar. Bei der Nahrungsaufnahme beginnt sofort die Verdauung. Proteine, Fette und Kohlenhydrate werden über Speichel, Magensaft und Pankreassekret in Aminosäuren und kurze Peptide, Glycin, Fettsäuren sowie Monosaccharide zerlegt. Die Fettsäuren gelangen über Chylomikrone in die Blutbahn, um in der Leber verstoffwechselt werden zu können. Die Aminosäuren und Monosaccharide hingegen werden im Dünndarm über sekundär-aktiven Symport mit Natrium-Ionen resorbiert und gelangen dann durch erleichterte Diffusion in die Blutbahn. Glucose wird von dort über den GLUT4-Kanal mit einem sehr niedrigen KM-Wert (0,1mmol) in die Zellen transportiert. Lediglich die Leber und das Pankreas haben GLUT2-Kanäle (KM-Wert: 5mmol). Diese Besonderheit macht aber stoffwechseltechnisch Sinn: Die Leber fängt Glucose für die Glykogensynthese sowie weitere anabole Prozesse erst ab, sobald die restlichen Zellen des Körpers längst genug davon haben. Im Pankreas hingegen sitzen A-(Glukagon) und B-Zellen (Insulin). Eine steigende Glucose- und damit ATP-Konzentration in der Zelle führt schließlich zu einer Ausschüttung von Insulin. Insulin ist ein Peptidhormon und ein Schlüsselhormon für die Verdauung. Es vermittelt die gesteigerte Aufnahme von Glucose in den Zellen, steigert die Glykolyse und die Glykogensynthese. Gleichzeitig hemmt es auch die beta-Oxidation der Fettsäuren sowie die Gluconeogenese in der Leber.

Von Endorphinen überschwemmt

Als beide die Lasagne genossen haben, wird Nele plötzlich übel. Sie verschwindet schnell auf der Toilette. Da fällt es Max wieder ein: Nele ist lactoseintolerant. Aufgrund eines erblichen Defekts hat sie einen Mangel an Beta-Galactosidase, ein Laktose spaltendes Enzym. So gelangt die Laktose in den Dickdarm und wird dort von Bakterien abgebaut. Hierbei entstehen Säuren und Darmgase, die Bauchkrämpfe, Übelkeit und Durchfall verursachen können. Zum Glück ist es bei Nele diesmal nicht ganz so schlimm. Doch als sie wieder gemeinsam am Esstisch sitzen, wundert sich Max über Neles, scheinbar plötzlich grün gefärbte, Haare. Außerdem scheint seine Küche irgendwie wegzufließen. Max und Nele haben beide Roggenbrot gegessen. In Deutschland ist Roggen manchmal vom Pilz Claviceps purpurea befallen. Das Alkaloid dieses Pilzes ist die Lysergsäure (eine potentere Form davon ist Lysergsäurediethylamid – besser bekannt als LSD). Die Lysergsäure ist dem körpereigenen Serotonin sehr ähnlich. So bindet sie an die 5-HT2A-Serotoninrezeptoren im Gehirn und verursacht somit Halluzinationen.

Aufgrund der geringen Menge und des Backvorgangs sind Haare und Küche auch aus Max’ Blickwinkel schnell wieder normal. Dennoch ist er noch ein bisschen durcheinander. Als er sich ein Glas Wasser holen möchte, taumelt er direkt in Neles Arme. Nach einem kurzen Blick in ihre rehbraunen Augen nimmt Max all seinen Mut zusammen und küsst sie. Dabei schüttet sein Körper einen umfassenden Hormoncocktail aus. Unter anderem wird Max von Endorphinen überschwemmt. Diese Neuropeptide, welche zur Stoffklasse der Opioide gehören, stammen ursprünglich aus der Adenohypophyse und entstehen ganz ähnlich wie das ACTH des Cortisols aus dem Proopiomelanocortin (POMC). Durch proteolytische Prozessierung entsteht zunächst beta-Lipotropin und schließlich beta-Endorphin. Das wiederum wirkt an verschiedenen Rezeptortypen und hat auf Neurone grundsätzlich eine hemmende Wirkung. Nele erwidert Max’ Kuss. Beide lächeln sich an. Was für ein verrückter Valentinstag. Jetzt haben beide aber genug von der Biochemie. Ein bisschen Magie muss ja auch bei der ganzen Sache dabei bleiben. Es sind ja schließlich noch 32 Tage bis zum Physikum.

64 Wertungen (4.53 ø)

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5 Kommentare:

Dr.Bayerl, Arzt
Dr.Bayerl, Arzt

Wunderbar, nur bitte “Botenstoffe” nicht mit der Botschaft verwechseln.
Das alte philosophische Geist-Körper-Problem.

#5 |
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Studentin der Humanmedizin

So eine schöne Geschichte im schönen Vorfrühling bewirkt Einflüsse.
Heute hätte ich nach den Semesterferien beim ersten Wiedersehen meines Strafrechtsprofessors eine Neigung, ihn spontan küssen zu wollen. Es war eine zelluläre Cohesion. Er wäre auf der gleichen Wellenlänge gewesen wie ich; er hätte es, wenigstens an dem Moment, völlig akzeptabel gefunden. Nur was denn eine Woche später erfolgen würde… Wohl keine Gefängnisstrafe. Herzlichen Dank für die biochemische Geschichte, die viel schöner ist als die Geschichte über die Schmetterlinge im Bauch, die es in Wirklichkeit dort nicht gibt!

#4 |
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Student der Humanmedizin

ich mach selber grad Biochemie-Praktikum…mal sehen, was noch kommt… :)

#3 |
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Student der Zahnmedizin

Sehr schön, Max’s erstes Date

#2 |
  0
Altenpflegerin

Gefällt mir :)

#1 |
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