Gesundheit : Der Brite Michael Berridge erhält den Schering-Preis für seine Arbeit zur körpereigenen Signalübertragung

Hartmut Wewetzer

Raten Sie mal: Wenn Sie gehen, wenn Ihr Herz schlägt, Ihr Körper Infektionen abwehrt, wenn Sie lernen oder sich erinnern - welcher Stoff steuert und kontrolliert dann all diese Vorgänge? Die Antwort ist: Kalzium. Sagen Sie nicht, dass sie das sowieso gewusst haben. Denn Kalzium ist zwar als Baustoff der Knochen, nicht aber als universelles "Kommunikationsatom" bekannt. Eben das ist Kalzium aber auch, eine höchst erstaunliche und subtile Aufgabe für ein simples "Kation", ein elektrisch positiv geladenes Teilchen.

In diesem Jahr nun ehrt der Berliner Arzneimittelhersteller Schering einen der namhaften Kalzium-Forscher mit dem Ernst-Schering-Preis. Sir Michael Berridge vom Babraham-Institut im britischen Cambridge erhält den mit 75 000 Mark dotierten Preis "für seine grundlegenden Arbeiten auf dem Gebiet der Kalzium-Signalübertragung", wie es in der Begründung heißt.

Auf den ersten Blick ist klar, dass der menschliche Organismus mit seinen Milliarden von Zellen und seinen hochspezialisierten Gewebearten und Organen ein perfektes Nachrichtensystem benötigt, mit dem aus dem Nebeneinander der Zellen ein Miteinander und ein Ganzes wird. Und es scheint, als ob die Kalzium-Sprache im ganzen Körper gesprochen und verstanden wird. "Kalzium verbreitet Informationen in der Zelle", sagte Berridge bei der Vorstellung seiner Forschung in Berlin. "Seine Signalsprache ist ebenso vielseitig wie universell."

Es ist wie bei der Rohrpost: ein System von Kanälen und Röhren durchdringt jede einzelne Zelle. Mit Hilfe dieses ausgeklügelten Nachrichtensystems empfängt die Zelle als kleinste Einheit unseres Organismus Botschaften von außen und regelt außerdem die (zell-)interne Kommunikation. Aus zwei Quellen sprudelt das Kalzium (in Form von Ionen) in das Zellplasma: zum einen strömt es über spezielle Kanäle in der Zellhülle von außen ein, und zum anderen wird es aus dem Endoplasmatischen Retikulum, einem Röhrensystem innerhalb der Zelle, freigesetzt.

Es gibt Kalziumkanäle, die sich bei einem bestimmten elektrischen "Gefälle" auftun, etwa im Herzen und in der Muskulatur. Im Nervensystem wiederum öffnet sich eine Kalziumschleuse in der Zellhülle auf Geheiß eines Botenstoffs von außen. Aus dem Röhrensystem in der Zelle freigesetztes Kalzium fungiert als "zweiter Bote". Es wird dann aktiv, wenn ein von außen kommender "erster Bote" - bestimmte Eiweißmoleküle, Hormone oder Nerven-Botenstoffe - seine Mitteilung an der Zellhülle abliefert und an Überträgersubstanzen abgibt. Diese schicken dann ihrerseits Kalziumionen als "zweiten Boten" los.

Wie aber "spricht" Kalzium? Bildlich gesprochen: Kalzium piepst, stammelt, flüstert und schreit. So gibt es "leise" winzige Kalzium-Wölkchen irgendwo im Innern der Zelle, die nur lokale Bedeutung erlangen und sich schnell verlieren. Und es existieren "laute" Wellen von Kalzium, die die komplette Zelle und schließlich ganze Zellhaufen überschwemmen.

Nicht nur räumlich, auch zeitlich gestaltet das Atom den Informationsstrom: es sind bestimmte Rhythmen, mit denen Kalzium Lebensvorgänge moduliert. In der Muskelzelle einer Schlagader kann es jede Zehntelsekunde zu einer Kalzium-Entladung kommen, alle zehn Sekunden überläuft Leberzellen ein Kalzium-Schauer, und alle paar Minuten nehmen befruchtete Eizellen eine Kalzium-Dusche, die ihrer Entwicklung sehr förderlich sein soll.

Als Signalstoff ist Kalzium bei der Befruchtung und beim Wachstum von Embryo und Organismus unentbehrlich. Es steuert die Absonderung von Substanzen, den Stoffwechsel und bei Muskelzellen das Zusammenziehen (Kontraktion) ebenso wie die Entspannung des Zellkörpers. Und es ist sogar beim programmierten Zelltod beteiligt. Jeder Zelltyp benutzt sein eigenes Kalzium-Handwerkszeug, mit dem er sich ein maßgeschneidertes Signalsystem zuammenbaut. Anders gesagt: es gibt viele verschiedene Abwandlungen der Kalzium-Sprache, jede Art von Gewebe spricht gewissermaßen einen eigenen Kalzium-Dialekt.

Selbst Lernen und Vergessen sind offenbar an Kalzium gekoppelt, wie Berridge, ein Meister des klaren und verständlichen Vortrags, in Berlin erläuterte. Ort dieser noch nicht völlig verstandenen elementaren "Denk"-Vorgänge im Gehirn sind nach der vorherrschenden Theorie die fein verzweigten Fortsätze (Dendriten) der Nervenzelle. Auf diesem Dendriten-Baum sitzen wie kleine Dornen die Kontaktstellen (Synapsen) der Nervenzelle. Hier empfängt die Zelle Informationen von anderen Nervenzellen, und die Empfänglichkeit für Signale aus der Außenwelt wird von Kalzium gesteuert.

Zugespitzt gesagt ist Kalzium so etwas wie der Türsteher des Gedächtnisses: beim Lernen fließt die Information leichter von Nervenzelle zu Nervenzelle, und beim Vergessen wird der Informationsfluss ausgedünnt. Eine "Gedächtnispille" ist deshalb aber noch nicht in Sicht, versicherte Berridge. Vor allem bedürfe der Körper zum einprägsamen Lernen einer Ruhephase; eine gute Mütze Schlaf scheint also die beste Gedächtnisstütze zu sein.

Berridge hat einen wichtigen Teil des Kalzium-Nachrichtensystems innerhalb der Zelle aufgedeckt. Für den 1938 im damaligen Rhodesien geborenen Biologen ist die Arbeit am traditionsreichen Trinity College in Cambridge besonders inspirierend. Stolz verweist er auf Newton, der hier der Legende nach an einem Apfelbaum die Fallgesetze studierte und anhand des Echos zwischen den Gebäuden die Geschwindigkeit des Schalls ermittelte.

Berridge studierte in Rhodesien, promovierte in Cambridge und kehrte 1969 nach Stationen in den USA endgültig nach Cambridge zurück. Als Wissenschaftler wurde der Brite mit Ehrungen und Preisen überhäuft; so erhielt er 1989 den Albert-Lasker-Preis für medizinische Grundlagenforschung, mit dem sich Forscher für den Medizin-Nobelpreis empfehlen. Auf jeden Fall ist Berridge ein heißer Kandidat.

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