Antioxidans in Brokkoli "verspricht" als Behandlung für Progerie

Eine neue Studie zeigt, dass die Zellkerne von Kindern, die von der äußerst seltenen Krankheit Progerie betroffen sind, nur schlecht abgebaut werden können und defekte Proteine ??abbauen. Es stellt auch fest, dass ein Antioxidans, das in Brokkoli vorhanden ist, dem Protein-Clearing-System einen Schub gibt, wodurch möglicherweise die Auswirkungen der Krankheit reduziert werden.
Der progeria-erkrankte Zellkern (links) ist im Vergleich zu einem normalen Zellkern (rechts) deformiert, da er einen höheren Progerinspiegel aufweist. Blau ist DNA und Rot ist Progerin.
Bildnachweis: K. Djabali / TUM.

Progeria - kurz für das Hutchinson-Gilford-Progerie-Syndrom - ist eine äußerst seltene und tödliche genetische Erkrankung, bei der Kinder aufgrund eines fehlerhaften Proteins in ihren Zellkernen vorzeitig altern. Wenn das defekte Protein - bekannt als Progerin - akkumuliert, stört es eine Reihe von Zellfunktionen.

In der Zeitschrift AlternzelleForscher von der Technischen Universität München (TUM) in Deutschland beschreiben, wie es ihnen gelang, die Menge an Progerin in erkrankten Zellen durch die Reaktivierung eines Proteinclearing-Prozesses zu reduzieren. Sie taten dies mit Sulforaphan - einem Antioxidans, das in Brokkoli und anderen Kreuzblütlern wie Kohl und Rosenkohl vorkommt.

Das Team um Karima Djabali, Professorin an der TUM School of Medicine und dem Institut für Medizintechnik, untersuchte für ihre Studie progeria-kranke Zellen mit gesunden Zellen nach Unterschieden in den Proteinen in den Zellkernen.

Die meisten Progerie-Patienten tragen ein fehlerhaftes Gen, das eine fehlerhafte Version eines Proteins namens Lamin A produziert. Diese fehlerhafte Version ist das, was man als Progerin bezeichnet.

Normales Lamin A ist ein wichtiger Bestandteil der Matrix, die die DNA im Zellkern umgibt und spielt eine Schlüsselrolle bei der Genexpression. Aber die Progerin-Version von Lamin A hat keine Funktion; es wird nur lästig, wenn es sich anhäuft, weil die Zelle es weiterhin so macht, wie es das fehlerhafte Gen angewiesen hat.

Da sich Progerin jedoch im Zellkern ansammelt, bewirkt es, dass die Zelle "altert", was bedeutet, dass Patienten mit der Krankheit klassische Gesundheitsprobleme des Alters wie Atherosklerose, Osteoporose, Schlaganfall und Herzinfarkt entwickeln.

Mit ausgefeilten Proteinanalysetechniken - den so genannten Proteomics - verglich das Team kranke und normale Zellen und fand eine überraschende Ähnlichkeit.

Gesunde Zellen produzieren auch Progerin, aber sie eliminieren es schnell

Die gesunden Zellen enthielten auch Progerin - aber in viel geringeren Mengen. Es scheint, dass Progerin ein natürliches Nebenprodukt in Zellen ist, aber gesunde Zellen werden es los, bevor es sich auf gefährliche Niveaus ansammeln kann, wie Prof. Djabali erklärt:

"Progerin wird auch in gesunden Zellen produziert, wahrscheinlich als Nebenprodukt. Ein gut funktionierendes zelluläres Abfallentsorgungssystem kann diese kleinen Mengen an Progerin abbauen."

Einer der Hauptunterschiede zwischen gesunden und erkrankten Zellen bestand darin, dass die Konzentrationen von Progerin in den Kernen erkrankter Zellen 10 bis 20 mal höher waren als die Konzentrationen in den Kernen gesunder Zellen. Die Kerne von progeria-erkrankten Zellen scheinen also einen großen Rückstand an Zelltrümmer zu haben, der nicht entfernt wird.

Bei weiteren Untersuchungen stellte das Team außerdem fest, dass der Mechanismus, der Zellkernablagerungen entfernt - bekannt als Ubiquitin-Proteasom-System und Autophagie - in den progeria-erkrankten Zellen nicht richtig funktioniert.

Diese Debris-Clearing-Systeme umfassen riesige Komplexe von Proteinen, die in progeria-erkrankten Zellen nicht in ausreichenden Mengen produziert werden.

Prof. Djabali sagt:

"Diese Fehler im zellulären Abfallentsorgungssystem verstärken den Effekt, dass Progerin in kurzer Zeit akkumuliert und Zellschäden verursacht."

Insgesamt stellte das Team fest, dass die progeria-erkrankten Zellkerne mehr als 28 Proteine ??aufwiesen, von denen jedes eine Reihe von Zellfunktionen ausführte - mit Fehlern in ihnen, und alle Fehler stammten von der gleichen Mutation des Lamin-A-Gens.

Sulforaphan reaktivierte die Eliminierung von Proteinen und Trümmern in den Zellkernen

Im zweiten Teil der Studie durchforstete das Team die Literatur nach Substanzen, die das Debris-clearing-System in den Zellkernen aktivieren und dabei helfen könnten, die erkrankten Zellen von überschüssigem Progerin zu befreien.

So fanden sie das Antioxidans Sulforaphan - eine Substanz, die in Brokkoli und anderen Mitgliedern der Familie der Kreuzblütler vorhanden ist -, die die Debris-Eliminierung in Zellen aktiviert.

Als die Forscher Progeria-erkrankte Zellen mit Sulforaphan behandelten, fanden sie signifikant reduzierte Progerinmengen in ihren Kernen. Erkrankte Zellen, die mit Sulforaphan behandelt wurden, schienen ebenfalls weniger DNA-Schäden und Kerndeformationen zu haben.

Prof. Djabali warnt davor, dass es in der Anfangsphase sei und ihre Experimente "sehr einfach" seien, aber die Studie ist ein Schritt in Richtung einer wirksamen Behandlung von Progerie und könnte uns auch dabei helfen, Anti-Aging-Strategien in der Zukunft zu entwickeln fügt hinzu.

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