Die Entdeckung von Salk könnte zu sichereren Behandlungen für Asthma, Allergien und Arthritis führen

Die Entdeckung von Salk könnte zu sichereren Behandlungen für Asthma, Allergien und Arthritis führen

Wissenschaftler finden Zusammenhang zwischen biologischer Uhr und Zuckerstoffwechsel

LA JOLLA, Kalifornien – Wissenschaftler haben eine fehlende Verbindung zwischen der biologischen Uhr des Körpers und dem Zuckerstoffwechselsystem entdeckt. Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, die schwerwiegenden Nebenwirkungen von Medikamenten zur Behandlung von Asthma, Allergien und Arthritis zu vermeiden.

In einem Papier, das letzte Woche in NaturWissenschaftler des Salk Institute for Biological Studies berichten über die Entdeckung, dass Proteine, die den biologischen Rhythmus des Körpers steuern, sogenannte Cryptochrome, auch mit Stoffwechselschaltern interagieren, auf die bestimmte entzündungshemmende Medikamente abzielen.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Nebenwirkungen aktueller Medikamente vermieden werden könnten, wenn bei der Verabreichung von Medikamenten der biologische Rhythmus der Patienten berücksichtigt wird oder indem neue Medikamente entwickelt werden, die auf die Kryptochrome abzielen.

„Wir wussten, dass unser Schlaf- und Wachzyklus davon abhängt, wann unser Körper Nährstoffe verarbeitet, aber wie dies auf genetischer und molekularer Ebene geschah, war ein völliges Rätsel“, sagt er Ronald M. Evans, Professor am Gene Expression Laboratory von Salk, der das Forschungsteam leitete. „Jetzt haben wir die Verbindung zwischen diesen beiden wichtigen Systemen gefunden, die als Modell für die Verknüpfung anderer zellulärer Prozesse dienen und vielversprechend für bessere Therapien sein könnte.“

Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies

Glukokortikoide sind Steroidhormone, die auf natürliche Weise im Körper vorkommen und dabei helfen, die Zuckermenge im Blut einer Person zu kontrollieren, sodass der Nährstoffgehalt morgens ansteigt, um die täglichen Aktivitäten anzutreiben, und nachts wieder sinkt. Sie funktionieren in Zellen, indem sie mit Glukokortikoidrezeptoren interagieren, molekularen Schaltern an der Außenseite des Zellkerns, die Evans erstmals 1985 entdeckte.

Glukokortikoide spielen auch eine Rolle bei der Regulierung von Entzündungen und werden als entzündungshemmende Medikamente bei Krankheiten eingesetzt, die durch ein überaktives Immunsystem verursacht werden, wie zum Beispiel Allergien, Asthma und rheumatoide Arthritis. Sie werden auch zur Behandlung von Entzündungen bei Krebspatienten eingesetzt.

Aufgrund ihrer Rolle im Zuckerstoffwechsel können die Steroide jedoch den normalen Stoffwechsel einer Person stören, was zu gefährlichen Nebenwirkungen, einschließlich übermäßig hohem Blutzuckerspiegel, Insulinresistenz und diabetischen Komplikationen, führen kann.

Die Salk-Forscher haben möglicherweise einen Weg gefunden, diese Nebenwirkungen zu umgehen, indem sie eine neue Funktion für die Cryptochrome 1 und 2 entdeckten, Proteine, die zuvor für ihre Funktion in der biologischen Uhr bekannt waren.

Die Kryptochrome dienen als Pausen, um die Aktivität der Uhr zu verlangsamen, und signalisieren unseren biologischen Systemen, jeden Abend zur Ruhe zu kommen. Am Morgen stoppen sie die Hemmung der Uhr und helfen so, unsere Physiologie für den kommenden Tag fit zu machen.

In ihrer neuen Studie an Mauszellen machten Evans und seine Kollegen die überraschende Entdeckung, dass Cryptochrome auch mit Glukokortikoidrezeptoren interagieren und dabei helfen, die Speicherung und Verwendung von Zucker im Körper zu regulieren.

„Wir haben herausgefunden, dass die Krytopchrome nicht nur für das Funktionieren der zirkadianen Uhr essentiell sind, sondern auch die Wirkung von Glukokortikoiden regulieren und somit von zentraler Bedeutung dafür sind, wie die Uhr mit unserem täglichen Nährstoffstoffwechsel interagiert“, sagt Katja A. Lamia, Assistenzprofessorin bei Das Scripps Research Institute und ehemaliger Postdoktorand in Evans Labor in Salk.

Mauszellen funktionieren ähnlich wie menschliche Zellen, daher könnten die Ergebnisse wichtige Auswirkungen auf die Behandlung von Autoimmunerkrankungen und Krebs haben. Durch die Berücksichtigung des täglichen Anstiegs und Abfalls des Cryptochrom-Spiegels, so die Wissenschaftler, könnten Ärzte die Verabreichung von Glukokortikoid-Medikamenten zeitlich besser planen, um bestimmte Nebenwirkungen im Zusammenhang mit dem Zuckerstoffwechsel zu vermeiden.

Die Entdeckung eröffnet auch die Möglichkeit, neue entzündungshemmende Medikamente zu entwickeln, die einige Nebenwirkungen vermeiden, indem sie auf Kryptochrome abzielen, anstatt direkt auf die Glukokortikoidschalter abzuzielen.

Im weiteren Sinne könnte die Studie laut Evans dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen Schlaf und Nährstoffstoffwechsel in unserem Körper zu erklären, einschließlich der Frage, warum Menschen mit Jobs, die Nachtarbeit oder unregelmäßige Arbeitszeiten erfordern, einem höheren Risiko für Fettleibigkeit und Diabetes ausgesetzt sind.

„Eine Störung des normalen Tag-Nacht-Aktivitätszyklus kann dazu führen, dass die biologische Uhr einer Person nicht richtig mit ihren täglichen Mustern des Nährstoffstoffwechsels synchronisiert wird“, sagt Evans. „Dadurch kann es sein, dass der Körper Zucker nicht normal speichert und verarbeitet, was zu Stoffwechselerkrankungen führt.“

Die Studie wurde von den National Institutes of Health, der Glenn Foundation for Medical Research, dem Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust und der Life Sciences Research Foundation finanziert.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit herausragenden Grundlagenforschungseinrichtungen, in der international renommierte Dozenten in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld grundlegende Fragen der Biowissenschaften untersuchen. Salk-Wissenschaftler konzentrieren sich sowohl auf Entdeckungen als auch auf die Betreuung zukünftiger Forschergenerationen und leisten bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten, indem sie Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie und verwandte Disziplinen studieren.

Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Ehrungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polioimpfpionier Jonas Salk, MD, gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.

Für weitere Informationen:
Natur
Autoren: Katja A. Lamia, Stephanie J. Papp, Ruth T. Yu, Grant D. Barish, N. Henriette Uhlenhaut, Johan W. Jonker, Michael Downes, Ronald M. Evans
Cryptochrome vermitteln die rhythmische Unterdrückung des Glukokortikoidrezeptors