Gesundheit: Zuckerguss der Zelle

Eins haben unsere Körperzellen mit den kleinen weißen Pfefferkuchen gemein, die uns die Weihnachtszeit versüßen: Auch ihre Hülle ist teilweise aus Zucker. Die komplexen Kohlenhydrate nehmen auf der Oberfläche der Zellen sogar ziemlich viel Platz ein. „Es gibt dort mehr Zuckerstrukturen als Proteine“, sagt Rudolf Tauber, Leiter des Instituts für Klinische Chemie und Pathobiochemie der Berliner Charité. Welche Funktionen die süße Hülle hat und wie wichtig sie ist, hat man aber erst in den letzten Jahren verstanden – mit Hilfe von Bioinformatik und Genomforschung.

Die komplexen Zuckerverbindungen auf der Zelloberfläche, Glykane genannt, ermöglichen – im Zusammenspiel mit auf sie zugeschnittenen Andockstellen – die Kommunikation der Zellen untereinander. Sie spielen eine Rolle bei der Differenzierung und der Wachstumskontrolle von Zellen und sind an wichtigen Reparaturvorgängen beteiligt. Wenn sie von den Zuckerverbindungen sprechen, können auch zurückhaltende Wissenschaftler ins Schwärmen geraten: „Zucker haben Talente, die immer noch unterschätzt werden. Kein Molekül kann Informationen auf so engem Raum speichern“, sagt der Tierphysiologe Hans-Joachim Gabius von der Universität München. „Glykane schützen Eiweiße vor schädlichen Veränderungen und sind entscheidend für deren korrekte Faltung. Sie sind eine Art Qualitätskontrollsystem.“

Beim Innovationsforum „Glykane – neue Basisstrukturen in Therapie und Diagnose“, das Tauber zusammen mit seinem Kollegen Werner Reutter vom Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Charité leitete, war in der letzten Woche in Berlin auch davon die Rede, was passiert, wenn dieses System ins Schleudern gerät.

Zum Beispiel bei der Influenza, der echten Grippe. Über ein eigenes Protein dockt das Virus da am Zucker auf der Zelloberfläche an. Neue Grippemittel, die in der Phase kurz nach der Ansteckung wirken, hemmen dieses Protein namens Neuraminidase. Auch die Heparine, blutgerinnungshemmende Mittel, die unzählige Menschen schon nach Operationen selbst gespritzt haben, und das Diabetesmedikament Acarbose sind Ergebnisse der Glykanforschung.

Bei Krebs könnten Glykane für präzisere Fahndung sorgen: Veränderte Glykane sind an der Wanderung der Krebszellen und damit an der Bildung von Tochtergeschwulsten (Metastasen) beteiligt. Wenn es gelingt, für einen bestimmten Tumor typische Zuckerstrukturen zu identifizieren, kann man sich das für die Krebsdiagnostik zunutze machen.

Taubers Arbeitsgruppe beschäftigt sich besonders mit der Rolle, die eine Gruppe von Proteinen mit Zuckeranteil, die Selektine, bei krankhaften Entzündungsprozessen spielen. Sie sorgen dafür, dass die für die Abwehr von Krankheitserregern zuständigen weißen Blutkörperchen (Leukozyten) sich an Zellen anheften können, die die Innenauskleidung von Blutgefäßen bilden. Wenn ein Entzündungsprozess sich verselbstständigt, können sich die Angriffe der Leukozyten auch gegen körpereigene Zellen richten. Bisher dämpfen Therapien in solchen Fällen die gesamte körpereigene Abwehr. Wenn man gezielt die Leukozyten an der Anheftung hindert, kann man den Entzündungsprozess frühzeitig stoppen und überschießende Reaktionen verhindern, so der neue Gedanke. Zurzeit werden gezielt Zuckerverbindungen entworfen, die sich an die Selektine binden. Solche Mittel könnte man bei einer Vielzahl von Entzündungen einsetzen.

Wer Glück hat, bekommt den Schutz vor Entzündungen und Infektionen, den Zuckerverbindungen bieten können, vom ersten Lebenstag an beim Stillen mitgeliefert. „Wir haben der Muttermilch in dieser Hinsicht noch nicht alle Geheimnisse entlockt“, sagt Tauber. Es erstaunt nicht, dass man bei der Firma Numico- Milupa daran arbeitet. In der Muttermilch sind es Zuckerverbindungen aus wenigen Molekülen (Oligosaccharide), die die Anheftung von Krankheitskeimen an die Oberfläche von Geweben verhindern und zudem direkt mit Immunzellen kommunizieren. Sie können im Stuhl gestillter Säuglinge nachgewiesen werden.

Bernd Stahl stellte auf der Tagung Studien vor, für die man versucht hat, die Struktur dieser Zucker der Frauenmilch zu imitieren. Das Resultat: In der Darmflora von Babys, die derart angereicherte Säuglingsnahrung bekamen, fanden sich ähnlich viele „gute“ Bakterien wie bei gestillten Kindern. Ihr Stuhl zeigte einen günstigeren PH-Wert, als er mit üblichen Muttermilch-Ersatzprodukten erzielt wird.

Adelheid Müller-Lissner