Herz-Kreislauf-Erkrankungen: Fischlarven im Blick

27. Februar 2014
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Eine aktuelle Studie zeigt, dass eine Störung des Schlaf-Wach-Rhythmus bei Zebrafischlarven das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöht. Die Untersuchung könnte einen Hinweis auf die Ursache vermehrter kardiovaskulärer Erkrankungen bei Schichtarbeitern liefern.

In Fabriken, Krankenhäusern und Verkehrsbetrieben verrichten Bedienstete ihre Arbeit zu sehr unterschiedlichen Zeiten. Sie haben einen zeitlich verschobenen Tagesablauf und wechseln immer wieder die Schicht. Nun haben Wissenschaftler um Dr. Margit Egg vom Institut für Zoologie der Universität Innsbruck eine Studie veröffentlicht, in der sie den Einfluss der inneren Uhr auf physiologische Parameter in Zebrafischlarven aufklären konnten. Störungen des zirkadianen Rhythmus verändern demnach bei den Larven die Anzahl und Qualität der roten Blutkörperchen deutlich und beeinflussen die Lebenserwartung der Tiere. Im vergangenen Jahr hatten die Innsbrucker Wissenschaftler bereits gezeigt, dass Sauerstoffmangel bei Zebrafischen die innere Uhr verstellen und umgekehrt Störungen der inneren Uhr die molekulare Reaktion auf Sauerstoffmangel verändern kann.

Neues Messprotokoll

Das Team um Margit Egg verwendete für die Simulation des veränderten Tag- und Nachtrhythmus ein neues Messprotokoll, das sich an der Schichtarbeit in Betrieben orientiert. Über sechs Tage wurden die Zebrafische immer wieder mit stark verkürzten und verlängerten Tagphasen konfrontiert. Die gesamte Lichtmenge blieb dabei unverändert. Die Forscher untersuchten nicht nur die Expression einzelner Gene, sondern auch die dadurch verursachten physiologischen Veränderungen in den Tieren. Im Fokus standen dabei die Anzahl der roten Blutkörperchen und krankhafte Veränderungen der Blutgefäße.

Überraschung im Labor

„Die Zebrafischlarven mit gestörtem Tagesablauf hatten deutlich mehr Erythrozyten im Blut, als die Kontrollgruppe“, erzählt Margit Egg vom überraschenden Ergebnis. „Und dies obwohl das für die Neubildung der Erythrozyten verantwortliche epo-Gen unter diesen Bedingungen nicht hochgeregelt ist.“ Zunächst glaubten die Forscher an einen Messfehler und überprüften noch einmal alle Daten. Doch eine genauere Untersuchung lieferte eine andere Erklärung für den überraschenden Befund: Die Tiere mit gestörtem Schlaf-Wach-Rhythmus produzieren kaum noch neue Erythrozyten, haben aber noch sehr viele alte im Blut.

„Die Störung der inneren Uhr unterbindet offenbar die Ausmusterung der alten Zellen“, sagt Egg. Mit fatalen Folgen für die Gesundheit der Tiere: Die alten Blutkörperchen transportieren nur noch wenig Sauerstoff, verklumpen leicht und bleiben an den Wänden der Blutgefäße haften. Die Tiere weisen auch eine erhöhte Sterblichkeit gegenüber der Kontrollgruppe auf: „Die Überlebensrate sinkt um 30 Prozent“, sagt Dr. Egg. Werden die Zebrafischlarven gleichzeitig Sauerstoffmangel ausgesetzt, verringert sich die Sterblichkeit um fast die Hälfte. „Durch den Mangel an Sauerstoff wird das epo-Gen aktiviert und die Larven produzieren vermehrt neue Erythrozyten“, erklärt Margit Egg. „Das scheint ihre Überlebenschancen zu verbessern.“

Einfache Therapie

„Diese Ergebnisse sind nicht direkt auf den Menschen übertragbar“, betont die Zoologin Margit Egg. „Es wäre aber lohnenswert, Menschen im Schichtbetrieb in dieser Hinsicht zu untersuchen.“ Denn bis heute gibt es keine wissenschaftliche Erklärung dafür, dass Schichtarbeiter ein um 30 Prozent erhöhte Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben. Liegt diesem Umstand tatsächlich eine ähnliche Ursache wie bei den Zebrafischlarven zugrunde, dann gäbe es ein einfaches Heilmittel: „Schichtarbeiter müssten nur regelmäßig Blutspenden gehen, um das Herz-Kreislauf-System vor diesen negativen Effekten des gestörten Schlaf-Wach-Rhythmus zu schützen“, sagt Margit Egg.

Originalpublikation:

Chronodisruption increases cardiovascular risk in zebrafish via reduced clearance of senescent erythrocytes
Margit Egg et al.; Chronobiology International Early Online, doi: 10.3109/07420528.2014.889703; 2014

11 Wertungen (4.36 ø)

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1 Kommentar:

Manfred Büttner
Manfred Büttner

Danke, für den Artikel. Millionen von Schichtarbeitern (davon rund 1,3 Millionen über 50jährig) in Deutschland sind ein gewaltiges Reservoir für Probleme auf Grund des beschriebenen Phänomens. Schon das macht das Thema bedeutend. Und dann zählt der gestörte Schlaf-Wach-Rhythmus in der gängigen Fachliteratur bislang nicht zu den denkbaren Ursachen einer erhöhten Erythrozyten-Zahl oder einer Hämatokrit-Erhöhung. Selbst wenn man beachten sollte, dass “vor der Blutabnahme zu wenig getrunken”halt nicht jeden erhöhten Hämatokrit-Wert erklärt, bringt die Untersuchung neue Ansätze.
(Daher auch die Anregung: Packen Sie bei den Tags doch noch “Erythrozyten”, “Hämatrokrit” und evtl. auch “Polyglobulie” dazu)
Nachdem der Mechanismus, der einen Abbau der überalterten Erythrotyten beim gestörten Schlaf-Wach-Rhythmus behindert, noch nicht klar ist, bleibt offen, ob vergleichbare Phänomene etwa auch bei anderen Stress-Situationen usw. auftreten können. Echt Spannend.

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