Warum Schwermetalle und Co schlecht fürs Gehirn sind

Umweltgifte wie Blei oder Quecksilber können schon in geringen Mengen Entwicklung und Funktion von Gehirn und Rückenmark beeinträchtigen: Sie veranlassen eine Gruppe von Stammzellen des zentralen Nervensystems dazu, ihre Arbeit vorzeitig einzustellen, haben amerikanische Forscher bei Experimenten im Labor und mit Mäusen gezeigt. Dadurch können sich etwa bei kleinen Kindern nicht mehr ausreichend neue Nervenzellen und neue Verbindungen zwischen den Zellen bilden. Die Schwermetalle greifen dabei die Zellen nicht direkt an, sondern lösen eine Reaktionskette aus, die schließlich zum Arbeitsstopp bei den Stammzellen führt. Interessanterweise scheint diese bislang unbekannte Reaktionskaskade ein genereller Mechanismus zu sein, auf den auch die schädigende Wirkung anderer Giftstoffe zurückgeht, berichten die Wissenschaftler.
Schon länger gibt es den Verdacht, dass Umweltgifte wie Blei, Quecksilber, Cadmium, Arsen und Herbizide wie Paraquat neben ihren jeweils typischen akuten Vergiftungen auch noch über einen allgemeinen, gemeinsamen Weg auf einen Organismus einwirken können. Um diesen Weg zu finden, setzten Mark Noble und seine Kollegen in ihrer Studie nun Vorläuferzellen des zentralen Nervensystems im Labor Quecksilber, Blei und Paraquat in Mengen aus, wie sie auch in der Umwelt zu finden sind, und beobachteten die Entwicklung der Zellen.

Das Ergebnis: In Anwesenheit aller drei Substanzen aktivierte sich ein Protein namens Fyn-Kinase, das dann ein weiteres Eiweißmolekül mit Namen c-Cbl anschaltete. Dieses sorgte wiederum dafür, dass einige Signaleiweiße, die für die Zellteilung und das Überleben der Zelle zuständig sind, von der zelleigenen Müllabfuhr zerstört wurden ? mit der Folge, dass jegliche Aktivität der Stammzelle gestoppt wurde. Der erste Schritt in dieser Reaktionsabfolge wurde dabei durch eine Störung im so genannten Redox-Gleichgewicht der Zelle ausgelöst, also ihrer Fähigkeit, mit aggressiven Verbindungen wie etwa freien Radikalen fertig zu werden.

Dass schon die geringen Mengen der verwendeten Gifte ausreichten, um dieses Gleichgewicht zu stören, zeige, wie empfindlich die Stammzellen auf derartige Einflüsse reagieren, erklären die Forscher. Besonders problematisch seien solche Schwermetallbelastungen daher für Ungeborene oder auch kleine Kinder, bei denen funktionierende Vorläuferzellen essenziell für die Entwicklung von Gehirn und Rückenmark seien. Die Entdeckung des generellen Wirkmechanismus biete außerdem die Möglichkeit, das schädigende Potenzial eines neuen oder nur unzureichend untersuchten Stoffes relativ schnell analysieren zu können, so die Wissenschaftler. Sie wollen nun die konkreten Auswirkungen der molekularen Vorgänge im Organismus genauer untersuchen und zusätzlich nach Wegen suchen, diesen Effekten entgegenzuwirken.
Mark Noble (University of Rochester) et al.: PLoS Biology, Bd. 5, Nr. 2, Artikel e35

ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel


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