Bei uns Menschen und anderen Säugetieren enthalten reife rote Blutkörperchen weder einen Zellkern, noch Zellkraftwerke, die Mitochondrien. Evolutionär könnte sich diese Anpassung entwickelt haben, um den eigenen Sauerstoffverbrauch der roten Blutkörperchen möglichst gering zu halten und so die Sauerstoffversorgung des Körpers zu erhöhen. Andere Wirbeltiere dagegen besitzen weiterhin Mitochondrien in ihren Erythrozyten – darunter auch Vögel, die einen besonders hohen Energiebedarf haben. „Das wirft eine wichtige Frage auf“, sagt Yi Yang von der University of Auckland in Neuseeland: „Welche Vorteile oder Nachteile bringt der Verlust der Mitochondrien mit sich?“
Hühner- und Rattenblut im Vergleich
Um herauszufinden, welche Aufgabe die Mitochondrien im Vogelblut erfüllen, untersuchten Yang und ihr Team, wie die roten Blutkörperchen von Hühnern und Ratten auf oxidativen Stress reagieren. Unter diesen Bedingungen wird Teil des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin zu Methämoglobin oxidiert, das keinen zusätzlichen Sauerstoff binden und abgeben kann und damit die Sauerstofftransportkapazität des Blutes insgesamt verringert. Die Hypothese der Forschenden: Womöglich helfen die Mitochondrien dabei, die geschädigte Variante wieder in funktionsfähiges Hämoglobin umzuwandeln.
Und tatsächlich: Die roten Blutkörperchen von Hühnern erholten sich nach oxidativem Stress dreimal schneller als die roten Blutkörperchen von Ratten. Nähere Analysen zeigten, dass dabei die Mitochondrien eine Schlüsselrolle spielen. Wie Yang und ihre Kollegen feststellten, ermöglichen die Zellkraftwerke in den roten Blutkörperchen eine effiziente Nutzung von Laktat. Dieses Stoffwechselprodukt entsteht unter anderem bei hoher Muskelbelastung, wenn Zucker anaerob abgebaut wird, und galt einst als Abfallprodukt. „Unsere Studie zeigt jedoch, dass Laktat dazu beiträgt, das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen von Vögeln zu schützen, indem es den mitochondrialen Stoffwechsel nutzt“, sagt Yang.
Der Vorteil der Mitochondrien
Sowohl bei Säugetieren als auch bei Vögeln wandelt das Enzym Laktatdehydrogenase das Laktat in NADH und Pyruvat um. NADH wirkt als Reduktionsmittel und liefert die benötigten Elektronen, damit Methämoglobin wieder zu Hämoglobin wird. Das Pyruvat allerdings reichert sich in den roten Blutkörperchen von Säugetieren rasch an und bremst die Entstehung von weiterem NADH aus. „Vögel hingegen können das entstehende Pyruvat mit Hilfe ihrer Mitochondrien oxidieren und entfernen, was dazu beiträgt, die NADH-Produktion aufrechtzuerhalten und das Hämoglobin in seinem funktionsfähigen Zustand zu bewahren“, erklärt Yang. „Da reife rote Blutkörperchen von Säugetieren keine Mitochondrien besitzen, können sie diesen Stoffwechselweg nicht vollständig nutzen.“
Damit leisten die Mitochondrien im Vogelblut einen wichtigen Beitrag, um die Funktionsfähigkeit der zellulären Sauerstofftransporter aufrecht zu erhalten. „Auf den ersten Blick mag das Beibehalten von Mitochondrien für die roten Blutkörperchen von Vögeln riskant erscheinen, da Mitochondrien zu größeren Zellen führen, was die Sauerstoffversorgung beeinträchtigen kann“, sagt Yang. „Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass Mitochondrien durch den Verbrauch von Pyruvat zur Reduktion von Methämoglobin beitragen.“
Quelle: Yi Yang (University of Auckland, Neuseeland), Society for Experimental Biology Conference 2026
