Vom Bleichmittel zum Dirigenten
Wasserstoffperoxid könnte Zellen ihren Rhythmus vorgeben
Die Chemikalie Wasserstoffperoxid kann viel mehr als nur Haare blondieren: Sie ist möglicherweise der entscheidende Faktor, der den 24-Stunden-Rhythmus eines Lebewesens bestimmt. Die Substanz scheint Tieren zu signalisieren, wann sie aktiv sein und wann sie ruhen sollen. Sie könnte außerdem eine Art Dirigent sein, der das Zusammenspiel der Rhythmen von Millionen von Zellen steuert. Das schließen Biologen um John Tower von der University of Southern California in Los Angeles aus einer Untersuchung mit Taufliegen.
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So wie Schlafen und Wachsein einem etwa 24 Stunden langen Rhythmus unterliegen, haben auch viele Organe und selbst einzelne Zellen ihren eigenen Tagesrhythmus. Dabei können die Körperzellen ihre Rhythmen auch untereinander abstimmen – wie dies funktioniert, war allerdings bislang weitgehend unbekannt.
Die Forscher um Tower untersuchten nun, wie sich Wasserstoffperoxid auf den Tagesrhythmus von Taufliegen auswirkt. Diese Verbindung wird im Körper unter anderem von den Mitochondrien – den Energiefabriken der Zelle – bei der Verbrennung von Kohlenhydraten produziert. „Daher ist sie ein möglicher Kandidat, der eine Verbindung zwischen Stoffwechselvorgängen und tagesbedingten Rhythmen herstellen könnte“, sagt Tower.
Bereits in früheren Studien hatten Tower und sein Team die Rolle des Enzyms Superoxid-Dismutase (kurz SOD) untersucht, das aggressive Sauerstoffverbindungen in den Mitochondrien in Wasserstoffperoxid umwandelt. Sorgten die Forscher dafür, dass SOD in großen Mengen produziert wurde, waren die Taufliegen deutlich aktiver als sonst. Die Biologen nahmen an, dass diese Veränderung durch Wasserstoffperoxid ausgelöst wird.
Um diese Vermutung zu überprüfen, spritzen sie den Taufliegen in der aktuellen Studie Wasserstoffperoxid oder fütterten sie damit. Dabei konnten sie einen ähnlichen Effekt beobachten wie bei einer erhöhten SOD-Produktion: Die Tiere waren deutlich aktiver als zuvor. Wurde Wasserstoffperoxid über einen längeren Zeitraum verabreicht, führte dies außerdem dazu, dass der normale 24-Stunden-Rhythmus der Fliegen unterdrückt wurde.
„Diese Ergebnisse legen nahe, dass Wasserstoffperoxid die entscheidende Substanz sein könnte, die einzelnen Zellen ihren Rhythmus vorgibt und die Rhythmen verschiedener Zellen aufeinander abstimmt“, sagt Tower. Da die Chemikalie in den Mitochondrien hergestellt wird, könnte sie außerdem den Tagesrhythmus eines Lebewesens mit dessen Stoffwechselvorgängen in Verbindung bringen, so der Forscher. In zukünftigen Studien wollen Tower und sein Team die Wirkmechanismen von Wasserstoffperoxid innerhalb der Zelle genauer unter die Lupe nehmen.
John Tower (University of Southern California, Los Angeles) et al: PLoS ONE, doi: 10.1371/journal.pone.0007580
ddp/wissenschaft.de – Christine Amrhein
