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MELDUNG/382: Nachrichten aus Forschung und Lehre vom 14.07.11 (idw)


Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilungen


→  Molekulare Biomedizin
      REBIRTH-Forscher machen induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen)
      für den medizinischen Einsatz nutzbar
→  Wie Enzyme den Energiestoffwechsel regulieren
      Neue Einblicke in Signalnetzwerke der Zelle
→  Einblicke in die Nervenzellaktivität tiefer Schichten der Großhirnrinde
→  Gesundheitsförderung in Europa
      International Summer School an der Hochschule Esslingen


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Medizinische Hochschule Hannover - 12.07.2011

"Rebirth"-Forscher machen iPS-Zellen für den medizinischen Einsatz nutzbar

Arbeitsgruppen der MHH und des MPI für molekulare Biomedizin heilen bei Mäusen Stoffwechselerkrankung der Leber mit krankheits-spezifischen iPS-Zellen

Wissenschaftler des Exzellenzclusters REBIRTH (Von Regenerativer Biologie zu rekonstruktiver Therapie) haben bewiesen, dass induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) genetisch verändert werden können, ohne ihre pluripotenten Eigenschaften zu verlieren. iPS-Zellen werden mit einem speziellen Verfahren aus Körperzellen wie beispielsweise Hautzellen hergestellt und erlangen dabei die Eigenschaften von embryonalen Stammzellen. Danach können die iPS-Zellen wie embryonale Stammzellen sämtliche Zelltypen des Körpers bilden. Die Arbeit mit iPS-Zellen ist ethisch weitgehend unbedenklich, da sie nicht embryonalen Ursprungs sind.

REBIRTH ist das Exzellenzcluster an der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) zu regenerativer Medizin. An den Untersuchungen waren unter anderem Forscher der REBIRTH-Arbeitsgruppen Stammzellbiologie, Hämatopoetische Zelltherapie, Leberzelltherapie, des MHH-Instituts für Zell- und Molekularpathologie sowie des Max-Planck-Instituts für molekulare Biomedizin in Münster (MPI) beteiligt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im Fachmagazin "PLoS (Public Library of Science) Biology".

Die Forscher testeten im Mausmodell, ob sich induzierte pluripotente Stammzellen für eine Zelltherapie eignen. "Wir haben Hautzellen von leberkranken Mäusen in iPS-Zellen umprogrammiert und anschließend den Gendefekt korrigiert, der Ursache für die Lebererkrankung ist", erklärt Dr. Tobias Cantz, Leiter der REBIRTH-Arbeitsgruppe Stammzellbiologie und Nachwuchsgruppenleiter am MPI. Mit einer speziellen Methode, der Tetraploiden Embryo Komplementierung, gelang es den Forschern, aus den genkorrigierten iPS-Zellen gesunde Mäuse zu erzeugen. "Die Tiere sind gesund; auch ihre Lebensspanne ist nicht verkürzt. Das beweist, dass iPS-Zellen genetisch so verändert werden können, dass zwar die Ursache von genetisch bedingten Krankheiten behoben wird, die pluripotenten Eigenschaften aber erhalten bleiben", betont Dr. Cantz.

Für den Erfolg war die enge Zusammenarbeit von Forschern der MHH und des Max-Planck-Instituts in Münster von grundlegender Bedeutung. "Ohne eine Kombination meiner Expertise aus dem MPI Münster und die der Arbeitsgruppen des Exzellenzclusters wäre die Arbeit nie zustande gekommen", erklärt der Forscher, der mit seiner hannoverschen Arbeitsgruppe im Exzellenzcluster REBIRTH eine Brückenfunktion zwischen Münster und Hannover einnimmt.

Professor Dr. Hans Schöler, Direktor der Abteilung Zell- und Entwicklungsbiologie am MPI Münster, unterstreicht die Bedeutung der Ergebnisse in der Diskussion um Stammzellen: "Die gegenwärtige Diskussion beleuchtet die iPS-Zellen zwar sehr kritisch. Unsere Ergebnisse zeigen aber, dass sich Stoffwechselerkrankungen der Leber an Mäusen mit iPS-Zellen korrigieren lassen. Die Zellen sind genauso stabil wie embryonale Stammzellen und eignen sich für eine kombinierte Zell- und Gentherapie."

Langfristiges Ziel der Forschungsarbeiten ist es, Patienten Zellen zu entnehmen, diese im Labor zu iPS-Zellen umzuprogrammieren, genetisch zu korrigieren und so eine patientenspezifische Zelltherapie zu entwickeln. Der Vorteil: Die Abstoßungsreaktion gegenüber Spenderzellen könnte vermieden werden.

Weitere Informationen erhalten Sie bei
Dr. Tobias Cantz
Leiter der REBIRTH-Arbeitsgruppe Stammzellbiologie
Cantz.Tobias@mh-hannover.de

Zu dieser Mitteilung finden Sie Bilder unter:
http://idw-online.de/de/image146812
Krankheitsspezifische iPS-Zellen von Mäusen im Mikroskop

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/de/institution121

Quelle: Medizinische Hochschule Hannover, Stefan Zorn, 12.07.2011


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Universität Bayreuth - 12.07.2011

Wie Enzyme den Energiestoffwechsel regulieren

Neue Einblicke in Signalnetzwerke der Zelle

Mitochondrien sind als "Kraftwerke der Zelle" bekannt, denn sie erfüllen zentrale Funktionen für den Stoffwechsel der Zelle. Ein internationales Forschungsteam um Professor Dr. Clemens Steegborn, Universität Bayreuth, hat jetzt ein System biochemischer Signale und Prozesse aufgedeckt, die im wechselseitigen Zusammenwirken den Energiestoffwechsel innerhalb der Zelle steuern. Im "Journal of Biological Chemistry" berichten die Wissenschaftler über ihre Ergebnisse. Diese werden die Grundlagenforschung zu signalgesteuerten Prozessen in der Zelle weiter voranbringen. Sie eröffnen zugleich interessante Perspektiven für die Entwicklung medizinischer Wirkstoffe.

Damit die Zellatmung nicht ins Stocken gerät: der Botenstoff cAMP

Eine zentrale Bedeutung für den Energiestoffwechsel in der Zelle hat das cyclische Adenosinmonophosphat, kurz: "cAMP". Es fungiert als Botenstoff, indem es Signale weiterleitet, die für einen funktionierenden Stoffwechsel unabdingbar sind. In den Mitochondrien aktiviert es Proteine, die an der Zellatmung beteiligt sind, und steuert so den Energiestoffwechsel. Die cAMP-Moleküle befinden sich im Innenraum der Mitochondrien, der sog. Matrix, die von einer inneren und einer äußeren Membran umschlossen wird. Ist eine erhöhte Anzahl cAMP-Moleküle darin vorhanden, dann wird der Energiestoffwechsel angetrieben. Ein Abbau der cAMP-Moleküle wiederum schwächt den Energiestoffwechsel.

Von Enzymen gesteuert: cAMP als Schalter für den Energiestoffwechsel

An dieser Stelle setzen die Forschungsergebnisse an, die Steegborn zusammen mit seinen Kollegen an der Cornell University in New York und an der Ruhr-Universität Bochum jetzt veröffentlicht hat. Die Wissenschaftler haben entdeckt, wie der Abbau des cAMP in den Mitochondrien im Detail vor sich geht. So haben sie einen wichtigen Mechanismus für die Regulation der Botenstoffmenge entschlüsselt:

- Der Aufbau von cAMP wird durch ein Enzym, die Adenylatcyclase (sAC), gesteuert. Denn dieses Enzym produziert cAMP-Moleküle ausgehend von dem zelleigenen Energiespeicher Adenosintriphosphat (ATP). Damit das Enzym diese katalytische Funktion übernimmt, muss es seinerseits z.B. durch Bicarbonate aktiviert werden.

- Der gegenläufige Vorgang, nämlich der Abbau von cAMP, wird durch ein anderes Enzym in Gang gesetzt. Es handelt sich hierbei um ein Protein aus der Familie der Phosphodiesterasen (PDE); genau genommen um eine Isoform von PDE2A. Auch dieses Enzym muss, damit es die in den Mitochondrien vorhandene cAMP-Menge verringert, aktiviert werden. Dies geschieht durch Moleküle, die sich an einen Bereich an einem Ende des Proteins - dem N-Terminus der PDE2A-Moleküle - anlagern.

Auf diese Weise wirkt der Botenstoff cAMP wie ein von Enzymen gesteuerter Schalter, der den Energiestoffwechsel steigert oder schwächt. In welcher "Stellung" sich dieser Schalter befindet, hängt davon ab, welches der beiden Enzyme dominiert: Adenylatcyclase (sAC) erhöht die cAMP-Menge, Phosphodiesterase (PDE2A) verringert sie.

Von der Maus bis zum Menschen: Der gleiche Steuerungsmechanismus in Säugetieren

Die in den Mitochondrien vorhandene Phosphodiesterase (PDE2A) hat die besondere Aufmerksamkeit der Forscher geweckt. Sie haben dieses Enzym nicht nur in Mitochondrien aus verschiedenen Zellgeweben von Mäusen und Ratten, sondern auch in Mitochondrien aus menschlichen Zellkulturen gefunden. "Aufgrund dieser Laborergebnisse können wir davon ausgehen, dass der von uns beschriebene Mechanismus zur Steuerung des Energiestoffwechsels vom Prinzip her in allen Säugetieren so abläuft", erklärt Steegborn. Ihm und seinen Kollegen ist auch der Nachweis gelungen, wie die PDE2A in die Mitochondrien hineingerät. Es ist der N-Terminus, der dafür sorgt, dass diese besondere Form der Phosphodiesterase durch die schützende Doppelmembran der Mitochondrien hindurchgelassen wird.

Welche Moleküle es sind, die sich innerhalb der Mitochondrien an den regularischen Bereich der PDE2A anlagern und so das Enzym aktivieren, konnte bisher noch nicht geklärt werden. Derzeit prüfen Steegborn und seine Mitarbeiter die Vermutung, dass es sich bei diesen Molekülen um cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) handeln könnte. Auch dies ist ein zelleigener Botenstoff, der aber bisher nur außerhalb der Mitochondrien im Zytosol nachgewiesen werden konnte.

Neue Perspektiven für die Bekämpfung von Krankheiten

Die Entdeckung, dass Phosphodiesterase den aktivierenden Einfluss des cAMP auf die Zellatmung schwächt, bietet auch der medizinischen Wirkstoffforschung neue Chancen. Schon heute sind in anderen Zusammenhängen Arzneistoffe im Gebrauch, die als Inhibitoren in der Lage sind, die Wirkungen von Phosphodiesterasen zu hemmen. "Unsere Erkenntnisse bieten deshalb einen aussichtsreichen Ansatzpunkt, Substanzen zu entwickeln, die dem Abbau von cAMP gezielt entgegenwirken", meint Steegborn. Derartige Wirkstoffe würden folglich den Energiestoffwechsel antreiben und könnten so dazu beitragen, Erkrankungen des Stoffwechsels oder auch neuronale Krankheiten erfolgreich zu bekämpfen.

Ansprechpartner für weitere Informationen:
Prof. Dr. Clemens Steegborn
Lehrstuhl für Biochemie
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
E-Mail: clemens.steegborn@uni-bayreuth.de

Veröffentlichung:
Rebeca Acin-Perez, Michael Russwurm, Kathrin Günnewig, Melanie Gertz, Georg Zoidl, Lavoisier Ramos, Jochen Buck, Lonny R. Levin, Joachim Rassow, Giovanni Manfredi, Clemens Steegborn
A phosphodiesterase 2A isoform localized to mitochondria regulates respiration
in: Journal of Biological Chemistry
First Published on July 1, 2011
DOI-Bookmark: 10.1074/jbc.M111.266379

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/de/institution4

Quelle: Universität Bayreuth, Christian Wißler, 12.07.2011


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Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik - 13.07.2011

Einblicke in die Nervenzellaktivität tiefer Schichten der Großhirnrinde

Max-Planck-Wissenschaftler beobachten die Informationsverarbeitung im Gehirn mithilfe einer neuen Methode der Multi-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie

Objekte, die wir sehen oder berühren, werden durch komplexe Interaktionen der Nervenzellen im Gehirn in eine Wahrnehmung umgesetzt. Wie die Nervenzellen bei diesen Prozessen oder auch bei einer Entscheidungsfindung räumlich und zeitlich aktiv werden, ist noch nicht aufgeklärt. Wissenschaftler an den Max-Planck-Instituten für biologische Kybernetik in Tübingen und für Medizinische Forschung in Heidelberg haben nun eine neue Methode entwickelt, mit der sie die Aktivität von Nervenzellen in den tiefsten Schichten der Großhirnrinde beobachten können. Dies war bisher nicht möglich.

Die Großhirnrinde (Kortex) ist die äußerste, nervenzellreiche Lage im Säugetiergehirn. Er spielt eine zentrale Rolle beim Erinnerungsvermögen und dem Bewusstsein und nimmt auch die Sinneseindrücke von äußeren Reizen, wie Bildern, Berührungen oder Gerüchen auf und verarbeitet sie weiter. Wie genau diese Informationsverarbeitung funktioniert, ist jedoch noch unbekannt. Jason Kerr, Leiter der Arbeitsgruppe "Bildgebung Neuronaler Populationen" am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen, und seine Teamkollegen, Wolfgang Mittmann, Damian Wallace und Uwe Czubayko, haben es nun geschafft, die Aktivität vieler Nervenzellen gleichzeitig abzubilden. Die Forscher drangen dabei doppelt so tief wie bisher in den Kortex ein und konnten die Darstellung bis zur einzelnen Zelle auflösen. In Kooperation mit Winfried Denk, Direktor der Abteilung "Biomedizinische Optik" am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg, und Wissenschaftlern des Howard Hughes Medical Institute in Ashburn, Virginia haben sie die Nervenzellaktivität in der vorletzten der sechs Kortexschichten, der L5-Schicht, in lebenden Nagern untersucht.

Bisher war es nur möglich, Zellen im oberen Drittel der Großhirnrinde zu untersuchen - in den Schichten L2 und L3. Tiefere Schichten konnten nur mithilfe von Elektroden oder anderen invasiven Methoden untersucht werden. Die Max-Planck-Wissenschaftler haben nun eine Methode weiter entwickelt, mit der sie bis zu einem Millimeter unter der kortikalen Oberfläche genau sehen können, welche Zelle bei einem Reiz aktiv ist und, was noch wichtiger ist, welche Zelle bei einem Reiz nicht reagiert. "Wir markieren die interessanten Nervenzellen mithilfe eines genetisch kodierten Aktivitätsreporters, eines Fluoreszenzfarbstoffs, um die Aktivität vieler Zellen gleichzeitig untersuchen zu können", erklärt Jason Kerr. Bei steigender Aktivität einer Nervenzelle leuchtet auch der Farbstoff heller. Jason Kerr und sein Team kombinierten diese Fluoreszenzmarkierung mit einer speziellen Methode der Multi-Photonen-Mikroskopie (regenerative amplification multiphoton microscopy - RAMM). Auf diese Weise können sie bis in die tiefen Schichten L5a und L5b der Großhirnrinde sowohl spontane als auch durch Reize ausgelöste Reaktionen der Nervenzellnetzwerke aufnehmen und quantifizieren.

Ziel der Forschung ist, die Zellaktivität von Nervenzellnetzwerken in der ganzen Großhirnrinde, von Schicht 6 bis 1 zu dokumentieren. Die neu entwickelte Methode soll daraufhin in Experimenten mit Tieren eingesetzt werden, die gelernt haben, verschiedene Objekte zu unterscheiden. Außerdem wollen die Forscher untersuchen, ob sich die tieferen Schichten des Großhirns während eines Lernprozesses in ähnlicher Weise neu organisieren wie die oberen Schichten. Die Forscher erhoffen sich insgesamt neue Einblicke in die Steuerungskreise im Großhirn wacher Tiere.

Ansprechpartner:
Jason Kerr
E-Mail: jason@tuebingen.mpg.de

Originalpublikation:
Wolfgang Mittmann, Damian J Wallace, Uwe Czubayko, Jan T Herb, Andreas T Schaefer, Loren L Looger, Winfried Denk & Jason N D Kerr. (2011)
Two-photon calcium imaging of evoked activity from L5 somatosensory neurons in vivo.
Nature Neuroscience
doi:10.1038/nn.2879

Weitere Informationen finden Sie unter
http://tuebingen.mpg.de/startseite/detail/einblicke-in-die-nervenzellaktivitaet-tiefer-schichten-der-grosshirnrinde.html

Zu dieser Mitteilung finden Sie Bilder unter:

http://idw-online.de/de/image146987
Links ist der Querschnitt eines Säugetiergehirns zu sehen. Beide Gehirnhälften sowie die äußerste, nervenzellreiche Großhirnrinde (Kortex) sind zu erkennen. Der Kortex besteht aus sechs Schichten. Rechts sind Gehirnzellen mit einem genetisch kodierten Fluoreszenzfarbstoff markiert. Bei steigender Aktivität einer Nervenzelle leuchtet auch der Farbstoff heller. Rechts sind Nervenzellen in der L5 Schicht zu erkennen. Sie wurde mit nicht-invasiven Methoden am lebenden Tier aufgenommen.

http://idw-online.de/de/image146988
Auf diesem Bild sind Nervenzellen in der L5 Schicht im Kortex zu erkennen. Sie wurde mit nicht-invasiven Methoden am lebenden Tier aufgenommen.

Das Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik
forscht an der Aufklärung von kognitiven Prozessen auf experimentellem, theoretischem und methodischem Gebiet. Es beschäftigt rund 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus über 40 Ländern und hat seinen Sitz auf dem Max-Planck-Campus in Tübingen. Das MPI für biologische Kybernetik ist eines der 80 Institute und Forschungseinrichtungen der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/de/institution632

Quelle: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, Dagmar Sigurdardottir, 13.07.2011


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Hochschule Esslingen - 13.07.2011

Gesundheitsförderung in Europa - International Summer School an der Hochschule Esslingen

International Summer School an der Fakultät Soziale Arbeit, Gesundheit und Pflege beschäftigt sich mit gesundheitlichen Ungleichheiten und der gesundheitlichen Vielfalt

Die sozialen Faktoren und Unterschiede haben den bedeutendsten Einfluss auf die Gesundheit und die gesundheitliche Chancengleichheit. Die Gesundheit der Menschen unterscheidet sich nach der sozialen Schicht, aber auch nach Faktoren wie Alter, Geschlecht, ethnischem Hintergrund und Kultur, Wohngebiet etc. Ziel unserer internationalen Summer School ist es, die Vielfalt der gesundheitlichen Ungleichheiten zu erkennen und Lösungen zu finden, wie durch Strategien der gesundheitlichen Chancengleichheit nicht nur die Gesundheit von benachteiligten Gruppen, sondern der ganzen Bevölkerung verbessert werden kann", sagt Prof. Lotte Kaba-Schönstein, von der Fakultät Soziale Arbeit, Gesundheit und Pflege und Mitorganisatorin der Summer School. "Sozial bedingte Ungleichheiten der Gesundheit sind ein weltweites Problem. Dies gilt nicht nur für sogenannte "Entwicklungsländer", sondern lässt sich auch in Europa - und auch in Deutschland - feststellen. So beträgt die Lebenserwartung von Männern in Glasgow, Schottland, in einem benachteiligten Stadtteil 54 Jahre und in einem wohlhabenden Stadtteil 82 Jahre."

Deshalb ist das Thema der diesjährigen International Summer School, der gesundheitlichen Ungleichheit in der Gesundheitsförderung in Europa entgegenzuwirken, aber auch die positiven gesundheitlichen Aspekte der Vielfalt zu fördern. Vom 11. bis 17. Juli treffen sich 42 Studierende und Hochschullehrende aus den Partnerhochschulen Polen, den Niederlanden, der Türkei und Spanien an der Hochschule Esslingen, um das Problembewusstsein zu schärfen. Für Petra de Jong, Studentin der Sozialen Arbeit an der Hochschule Esslingen, ist der kulturelle Austausch spannend. "Mir macht es sehr viel Spaß, mit anderen Nationen zusammen zu kommen, denn für meine zukünftige Arbeit ist dies sehr wichtig." Dies betonte auch Kulturbürgermeister Dr. Markus Raab bei einem Empfang der Teilnehmer im Rathaus der Stadt Esslingen. "In Esslingen haben 40 Prozent der Bevölkerung einen Zuwanderungshintergrund. Die unterschiedlichen Aspekte in der Gesundheitsförderung sind daher sehr wichtig - und nicht nur beim medizinischen Ansatz sondern auch bei der Sozialen Arbeit und Pflege", so Raab.

In der Summer School werden neben Projekten und Strategien zur Chancengleichheit im Bereich der Migration auch "gendersensible"-Projekte und Initiativen vorgestellt. Zum Beispiel der Gesundheitsladen in Stuttgart, der verschiedene Konzepte für Mädchen und Jungen erarbeitet, da diese in wichtigen Bereichen unterschiedliche Probleme und Bedürfnisse haben. Weitere Themen sind Konzepte der Gesundheitsförderung für und mit alten Menschen. "In Polen werden alte Menschen zu Hause gepflegt. In Deutschland gehen alte Menschen ins Altersheim. In Spanien ist es das Drogenproblem, das die Sozialarbeit beschäftigt, in Polen ist es der Alkohol - trotzdem gibt es hier wie dort ähnliche Probleme", sagt Prof. Jan Domoradzki PhD von der Universität Poznan, Polen. "Deutschland ist jedoch schon viel weiter, wenn es darum geht geschlechtsspezifische Programme aufzustellen. So lernen wir in dieser Summer School voneinander." Ganz nebenbei werden Netzwerke in alle Länder geknüpft.

Vor allem die Esslinger Studierenden und Professoren werden bei einem Workshop sicherlich ganz aufmerksam zuhören: "Lasst uns eine für alle "gehbare" Stadt schaffen", lautet das Thema eines Workshops der spanischen Professorin Berta Paz Lourido von der Universität der Balearen. Vielleicht finden sich hier Studierende und Lehrende der Hochschule Esslingen, die daraus neue Ideen für die Stadt Esslingen erarbeiten.

Weitere Informationen finden Sie unter
http://www.hs-esslingen.de

Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung:
http://idw-online.de/de/institution138

Quelle: Hochschule Esslingen, Diplom-Übersetzerin (FH) Cornelia Mack, 13.07.2011


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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft - idw - Pressemitteilung
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de


veröffentlicht im Schattenblick zum 15. Juli 2011