Intrazelluläre Schutzmechanismen

Wie Zellen sich gegen Kupferablagerungen schützen

Bei Morbus Wilson lagert sich Kupfer in Zellen ab. Forscher haben nun entdeckt, wie sich Leberzellen davor schützen. Diese Erkenntnisse liefern Ansätze für potenzielle Therapien.

Veröffentlicht: 14.12.2018, 14:10 Uhr
Wie Zellen sich gegen Kupferablagerungen schützen

Darstellung von Kupferrohren: Bei Morbus Wilson lagert sich Kupfer in den Zellen ab. Die Autophagie verhindert dies zum Teil.

© magann / stock.adobe.com

MÜNCHEN. Forscher des Helmholtz Zentrums München haben entdeckt, dass Leberzellen bis zu einem gewissen Grad in der Lage sind, durch Kupfer beschädigte Zellkomponenten abzubauen. Die Studie liefere überzeugende Belege für diesen Selbstschutz der Leberzellen bei der Wilson-Krankheit, heißt es einer Mitteilung des Zentrums.

Die Kupferspeicherkrankheit (M. Wilson) ist eine selten auftretende erbliche Störung des Kupferstoffwechsels, erinnert das Helmholtz-Zentrum. Die Leber ist hier nicht mehr in der Lage, überschüssiges Kupfer aus dem Körperkreislauf auszuscheiden. Stattdessen lagert sich das Metall insbesondere in der Leber, aber auch in anderen Organen wie dem Gehirn ab und kann dort schwerste Schäden verursachen.

Auslöser für diese Krankheit ist ein Defekt im Wilson-Gen. Dieses trägt die Information für ein Transport-Protein (ATP7B), das das Kupfer aus den Leberzellen in die Galle transportiert. Ist das Gen defekt, bleibt das überschüssige Kupfer in den Zellen und beschädigt sie.

Intrazelluläre Schutzmechanismen

Allerdings führt diese beständig ansteigende Kupferlast in der Zelle nicht unmittelbar zu einer Schädigung, es können mitunter Jahre bis zum Zelltod vergehen. Dies legte nahe, dass es möglicherweise intrazelluläre Schutzmechanismen gibt.

 „Aus unseren bisherigen Arbeiten wussten wir, dass besonders die Mitochondrien durch die ansteigende Kupferlast geschädigt werden“, erklärt Professor Hans Zischka, der zusammen mit Professor Roman S. Polishchuk Letztautor der Studie ist, in der Mitteilung des Instituts. „Wir wollten herausfinden, ob es im Morbus Wilson Mechanismen innerhalb der Zellen gibt, die einer solchen Vergiftung der Mitochondrien entgegenwirken können“, so Zischka weiter.

Die Forscher untersuchten Zellkulturen von Patienten und aus Nagermodellen mit dem fehlenden Transport-Protein ATP7B und deren Reaktion auf Kupfer (Gastroenterol 2018; online 17. November). „Wir haben beobachtet, dass die Zellen ein umfangreiches Repertoire an Werkzeugen zur Bekämpfung der Kupfervergiftung nutzen“ so Zischka. „Auf die Zugabe von Kupfer reagierten sie mit einer Steigerung der Mechanismen, die die Autophagie unterstützen.“

Autophagie ist Schlüssel

Insbesondere die kupferbelasteten Mitochondrien sind von diesem Prozess (dann als Mitophagie bezeichnet) betroffen. Beim Einsatz von Autophagie-Hemmern (etwa Spautin-1) konnten die Autoren zeigen, dass der Zelltod schneller eintrat. Die Autophagie hilft also den Leberzellen, die Kupfervergiftung bei der Wilson-Krankheit zu bekämpfen. Im Verlauf der Krankheit funktioniert das natürlich nur bis zu einem gewissen Grad der Kupferbelastung.

Durch die Ergebnisse der Studie wird nun deutlich, dass das Potenzial der Zellerneuerung durch die Autophagie weiter untersucht werden sollte. Das könnte auch für andere Störungen des Metallstoffwechsels interessant sein. Wirkstoffe, die diesen Weg aktivieren, könnten die Kupfervergiftung bei Patienten mit Morbus Wilson reduzieren. Bislang ist ein pharmakologischer Ansatz hierfür noch nicht bekannt. (eb)

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