Der Organismus braucht
Kupfer - aber zuviel ist auch gefährlich!
Kupfer wurde als erste Metall schon vor 7000 Jahren vom
Menschen verarbeitet. Es ist aber auch ein notwendiges Spurenelement
in unserer Ernährung (nach Eisen und Zink, das dritthäufigste
Spurenelement). Der tägliche Bedarf eines Menschen
an Kupfer liegt zwischen 1.5 und 3.0 mg. Kupfer wird im
Darm aus der Nahrung aufgenommen, in die Leber transportiert
und von dort an die anderen Organe verteilt. Eine Unterversorgung
mit Kupfer führt zu Symptomen wie Blutarmut, verzögerter
Wundheilung und Bindegewebsschwäche. Überschüssiges
Kupfer wird via Galle mit dem Stuhl ausgeschieden.
In einer seltenen (1 in 30'000) Erbkrankheit, dem Morbus
Wilson, kann die Leber überschüssiges Kupfer nicht
ausscheiden. Es häuft sich in der Leber und im Gehirn
an. Dies führt zu einer Leberschädigung, die schlussendlich
zum Tod führen kann. Im Gehirn führt es zu neurologischen
Störungen, kann sich aber auch als psychische Krankheit
manifestieren.
Kayser-Fleischer Ring: Kupferablagerung
in der Iris bei M. Wilson
Wir bearbeiten drei Problemkreise des Kupfermetabolismus:
Vertiefung des Verständnisses der Kupferhomöostase
Identifikation von Biomarker des Kupferstatus
Neue Diagnosemethode für Morbus Wilson
Kupferhomöostase
Für die Aufnahme von Kupfer gibt es spezielle Transportsysteme,
beim Menschen Transportproteine der Ctr Familie und in Bakterien
kupfertransportierende ATPasen. Aufgenommenes Kupfer wird im Zytoplasma sofort
an spezielle Eiweisse - Kupfer-Chaperone - gebunden. Weitere
spezifische Transportsysteme übernehmen die Weiterleitung
von Kupfer an andere Zellbestandteile oder bauen es in Kupferhaltigge
Enzyme ein. Bei Kupferüberschuss wird das Metall aus
der Zelle transportiert.
Die meisten Bausteine des Kupferstoffwechsels sind hochkonserviert
und evolutionär sehr früh entstanden. So finden
sich die selben Komponenten in Bakterien, über Pflanzen,
bis zum Menschen. Wir studieren molekulare Mechanismen des
Kupferstoffwechsels an zwei bakteriellen Modellsystemen,
Enterococcus hirae und Lactococcus lactis. Mehr Informationen
finden Sie auf unserer Labor-Webseite
Biomarker
Es gibt keine Methode um bei Mensch oder Tier einen leichten
Kupfermangel oder Kupferüberschuss zu messen. Wir versuchen
daher Indikatoren des Kupferstatus zu identifizieren. Solche
sogenannten Biomarker sind körpereigene Proteine, die
auf den Kupferhaushalt reagieren. Mittels zweidimensionaler
Gele analysieren wir in einem Tiermodell die Zusammensetzung
der Darmmembran unter verschiedenen Kupferbedingungen. Dabei
sehen wir dass gewisse Komponenten je nach Kupferaufnahme
erhöht bzw. erniedrigt werden. Obwohl die Funktion
dieser Proteine nicht bekannt ist, können sie als Biomarker
dienen.
Ausschnitt aus einem zweidimensionalen Gel
von Bürstensaummembranen. Jeder Fleck repräsentiert
ein Protein dieser Membran.
Morbus Wilson Diagnose
Die eindeutige Diagnose von Morbus Wilson ist oft nicht
einfach und erfordert meist eine Leberbiopsie. Um eine einfachere
Diagnosemethode zu entwickeln, suchen wir andere Marker
für diese Krankheit. Dazu analysieren wir die Zusammensetzung
des Blutserums von Wilson Patienten indem wir dieses mit
einer neuen Technologie extrem auftrennen. Dadurch können
Hunderte von Komponenten des Serums gemessen werden und
solche identifiziert werden, die sich spezifisch aufgrund
der Wilsonkrankheit verändert haben. Solche Marker
könnten später eine einfache Diagnose des Morbus
Wilson an einer Blutprobe ermöglichen.
Gerät zur hochauflösenden Auftrennung
von Serum
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