Einfluß von Katecholaminen auf Proteine und Erythrozyten

Ein Säugetier (Menschen eingeschlossen), das einer Stresssituation ausgesetzt ist, zeigt verschiedene Reaktionen. Bei der Bewältigung dieser Situationen stellen Katecholamine (Adrenalin und Noradrenalin) wichtige Hormone dar. Nach ihrer Wirkung werden sie rasch enzymatisch deaktiviert. Daneben bilden sie mit verschiedenen Proteinen nicht enzymatisch Addukte. Wir nehmen an, dass diese modifizierten Proteine eine verlängerte Lebensdauer und gestörte Funktionalität haben und im Körper akkumulieren. Daher soll in der Ratte als Modelltier das Schicksal und die biologischen Konsequenzen dieser Verbindungen untersucht werden. Dabei sollen die Ansammlung dieser Addukte in verschiedenen Organen und Geweben, die Änderungen der Lebensspanne zweier Katecholamin-beladener Proteine (Albumin und γ-Globulin) und die Beeinträchtigung von Erythrozyten durch Katecholaminüberschuß erforscht werden. Radioaktiv markiertes Adrenalin und Noradrenalin werden als Markersubstanzen eingesetzt. Unsere Annahme basiert auf der Tatsache, dass Katecholamine u.a. an Thiole binden. Vor allem die Bindung an Cysteinyl-Reste von Proteinen und Peptiden, wie zum Beispiel Glutathion, führt zu deren oxidativen Modifikation und stellt darüber hinaus eine Quelle für freie Radikale dar. Zusätzlich führen diese Veränderungen zu einer herabgesetzten Proteinfunktionalität und reduzieren möglicherweise den Proteinabbau und erleichtern dadurch die Akkumulation solcher Addukte. Das Katecholamin Dopamin ist beispielsweise dafür bekannt, im Gehirn nicht-enzymatisch mit Cysteinyl-Resten verschiedener Proteine Verbindungen einzugehen. Die gebildeten Addukte werden sowohl mit Morbus Parkinson als auch mit diversen anderen zentralnervösen Störungen in Zusammenhang gebracht. Auch Addukte der verwandten Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin im Blut sind bekannt - deren biologische Konsequenzen sind jedoch noch unerforscht. Weiters konnte die Akkumulation von Katecholaminen im Erythrozyten gezeigt werden. Auch hier gibt es noch kaum Informationen über die Bildung von Addukten mit Hämoglobin oder anderen Proteinen bzw. Peptiden des Erythrozyten bzw. deren physiologischen Auswirkungen. Obwohl die Toxizität dieser Verbindungen einige Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, bleiben grundlegende Dinge wie die Lebensspanne, der Abbau und die Ausscheidung und/oder Akkumulation dieser modifizierten Proteine im Unklaren. Das aus dieser Studie gewonnene, grundlegende Wissen kann entscheidend zum Verständnis negativer Auswirkungen von Langzeitstress sowohl auf Tiere als auch auf Menschen beitragen. Außerdem bietet es ein solides Fundament zur Erstellung neuer Methoden zum Nachweis kumulativer Effekte von Stresssituationen.

Zentrum für Biologische Wissenschaften