Wie Ihr Immunsystem das Chaos nutzt, um Krankheiten vorzubeugen
Neue Forschungsergebnisse erscheinen in der Zeitschrift Naturkommunikationenthüllt einen neuen Mechanismus, der in der Zellfunktion eine Rolle spielt. Chaotische Schwankungen der Proteinkonzentrationen tragen dazu bei, unser Immunsystem wachsam und funktionsfähig zu halten und chronischen Krankheiten wie Krebs und Diabetes vorzubeugen.
Die moderne Forschung hat viele der fehlerhaften Mechanismen entdeckt, die bei Krebs eine Rolle spielen, doch die Wissenschaft hat noch viel zu entdecken.
Auf zellulärer Ebene drehen sich einige dieser Mechanismen um das, was medizinische Experten als Signalwege bezeichnen. Zellsignalwege regulieren das Wachstum, das Überleben und die Proliferation von Zellen.
Bei Krebs sind einige Signalproteine hyperaktiv, was zum Wachstum und zur Proliferation von Tumorzellen führt, während andere - die normalerweise als Tumorsuppressoren wirken würden - nicht richtig funktionieren.
Das Verständnis der Dynamik, die in Zellen spielt, ist daher der Schlüssel zur Vorbeugung und Überwindung von Krebs und vielen anderen chronischen Krankheiten.
Neue Forschungen haben in dieser Hinsicht möglicherweise neue Wege beschritten, da drei Wissenschaftler einen neuen Mechanismus der Zellregulation entdeckt haben: das Chaos.
Der Doktorand Mathias Heltberg und Professor Mogens Høgh Jensen - beide vom Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen in Dänemark - und Sandeep Krishna vom Nationalen Zentrum für Biowissenschaften in Bangalore, Indien, untersuchten, wie ein bestimmtes Protein das Gen stimuliert Aktivität.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass chaotische Dynamik die Antwort ist. Das von ihnen untersuchte Protein ist der Kernfaktor κB (NF-kB).
NF-kB ist der Schlüssel, um das körpereigene Immunsystem wachsam und funktionsfähig zu halten. Die Ergebnisse könnten also dazu beitragen, mehr als nur Krebs abzuwehren: Diabetes und Alzheimer könnten auch Ziele sein, wenn die Forscher besser verstehen, wie die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers funktionieren.
Chaos ist wichtig für die Immunantwort
NF-kB ist ein Transkriptionsfaktor, der sowohl für „angeborene als auch für adaptive Immunfunktionen“ entscheidend ist und auch Entzündungsreaktionen vermittelt. Infolgedessen schwanken seine Spiegel im Körper mit der Zeit und beeinflussen die Gen- und Zellfunktion.
Jüngste Studien haben gezeigt, dass die NF-kB-Signalübertragung auch bei Krebs eine entscheidende Rolle spielt und den Zusammenhang zwischen Krebsentstehung und Entzündung herstellt.
In der aktuellen Studie verwendeten Prof. Jensen und seine Kollegen mathematische Berechnungen und Laborexperimente, um zu zeigen, dass chaotische Höhen und Tiefen der NF-kB-Konzentrationen Gene aktivieren, die sonst schweigen würden.
Das NF-kB-Protein muss sich in einem chaotischen Zustand befinden, um die richtigen Gene zu aktivieren, die eine optimale Immunantwort ermöglichen, wie die Studie zeigte.
Bisher glaubten die Forscher, dass alle lebenden Organismen eine chaotische Dynamik vermieden. Die neue Studie stellt diese Überzeugung jedoch in Frage, da die Forscher zeigen, dass chaotische Schwankungen der Proteinkonzentrationen für die Aktivierung von Schlüsselgenen entscheidend sind.
„Chaos ist eine mathematisch gut definierte Dynamik, die beispielsweise früher verwendet wurde, um große Veränderungen in Wettersystemen zu erklären“, erklärt Prof. Jensen.
„Angesichts der enormen Komplexität, die Lebewesen höherer Ordnung kennzeichnet, ist es offensichtlich, dass in verschiedenen Systemtypen chaotische Dynamiken auftreten werden. Aber wie das Chaos in lebenden Zellen eine entscheidende Rolle spielt, ist völlig neu “, fügt der Forscher hinzu.
Auswirkungen auf Diabetes, Krebs, Alzheimer
Die Forscher bemerken auch die therapeutischen Implikationen der Ergebnisse. Neue Medikamente, so Heltberg, Mitautor der Studie, könnten "die ordnungsgemäße Proteinfunktion sicherstellen".
"Therapien könnten auch das Entziehen und Testen von Zellen aus einem Körper beinhalten, um festzustellen, ob sich die Zellen im richtigen Zustand befinden, um die richtigen Schwünge zu haben", fährt Heltberg fort.
"Wenn dies nicht der Fall ist, können Krankheiten möglicherweise vorhergesagt und entdeckt werden, bevor sie auftreten."
Prof. Jensen stimmt zu:
"Die Ergebnisse können einen enormen Einfluss auf unser Verständnis haben, wie das Immunsystem funktioniert und wie das Auftreten einiger der schwerwiegendsten Krankheiten, einschließlich Diabetes, Krebs und Alzheimer, vermieden werden kann."
Prof. Mogens Høgh Jensen
