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04.07.2024 11:17
Plötzlich gesund
Fortschreitende Naturerkenntnis, ganz allgemein gesprochen, ‘Wissenschaft’, ist der stärkste Feind des medizinischen Wunders. Was unseren Vorfahren als Wunder erschien, was einfache Naturvölker heute noch in heftige Erregung versetzt, das berührt den zivilisierten Menschen längst nicht mehr.
Doch es gibt einen Gegensatz, der jedem Denkenden sofort auffällt: der unerhörte, durchaus nicht abgeschlossene Aufstieg der wissenschaftlichen Heilkunde und die ebenso unerhörte Zunahme der Laienbehandlung und der Kurpfuscherei. Man schätzt die Zahl der Menschen, die der Schulmedizin kein Vertrauen schenken, auf immerhin 50 Prozent.
Wie kann es sein, daß Laienbehandler und Kurpfuscher immer wieder spektakuläre Erfolge aufweisen, von denen die Sensationspresse berichtet?
Der Autor geht dieser Frage nach und kommt zu interessanten Erkenntnissen, aus denen er Vorschläge für eine bessere Krankenbehandlung durch seine ärztlichen Standesgenossen ableitet.
Zellgifte unter der Lupe: Forschende beleuchten Wechselwirkungen von Radionukliden mit Nierenzellen
Gelangen Radionuklide in unseren Organismus, beispielsweise durch Einatmen, Verschlucken oder über Wunden, sind sie ein potentielles Gesundheitsrisiko. Viele bisherige Studien zur Radionuklid-Belastung konzentrierten sich hauptsächlich auf Tierversuche. Daten zur Toxizität auf Zell- und Molekülebene sind dagegen selten. Nierenzellen sind hierbei von besonderem Interesse, da sie bei Säugetieren eine zentrale Rolle bei der Entgiftung von zwei-, drei- und sechswertigen Radionukliden und anderen Schwermetallen über die Urinausscheidung einnehmen. Ein Team des HZDR und der TU Dresden findet dabei ein differenziertes Bild, wie die Forschenden im Journal Science of the Total Environment berichten.
Da radioaktive Schwermetalle in der Erdkruste vorkommen, können sie durch geologische Prozesse wie Verwitterung und Erosion freigesetzt und so in Gewässern, Böden und der Luft vorkommen. In den vergangenen 60 Jahren hat zudem die Verwendung von Radionukliden in Industrie, Medizin und Forschung stark zugenommen. Besonders durch Bergbau, Störfälle in Kernkraftwerken und Lecks in Rückhaltesystemen können diese Elemente in die Umwelt gelangen. In geringerem Maße trägt auch die Verwendung von Radionukliden in der Diagnostik und Therapie von Krebserkrankungen zur Freisetzung bei.
„Eine akute oder chronische Exposition von Mensch und Tier mit radioaktiven Schwermetallen birgt mehrere Risiken aufgrund ihrer radio- und chemotoxischen Wirkung. Einmal aufgenommen, gelangen sie über das Blut auch zur Niere. Aufgrund ihrer Schlüsselstellung bei der Ausscheidung von Schwermetallen interessieren wir uns besonders für die Wechselwirkungen zwischen diesen Elementen und Nierenzellen“, beschreibt Dr. Astrid Barkleit vom HZDR-Institut für Ressourcenökologie den Fokus der Forschung.
In bisherigen Arbeiten standen vor allem Untersuchungen zur Akkumulation und Ausscheidung solcher Schwermetalle in beziehungsweise aus lebenden Menschen und Tieren im Vordergrund. Durch eine Kopplung mit mathematischen Modellen der Biokinetik lassen sich damit zwar Aussagen zur generellen Verteilung im Körper treffen, doch die biologisch-chemischen Ursachen bleiben im Dunkeln. Hier hat das Forschungsteam nachgehakt und vorrangig erkundet, welche Auswirkungen verschiedene Schwermetalle auf die Zellen haben und in welcher chemischen Form sie vorliegen. Diese Erkenntnisse sind wichtig, um geeignete Dekorporationsmittel zu finden: Komplexbildner, die unabsichtlich aufgenommene Metallionen möglichst schonend aus dem Körper befördern sollen.
„In unserer umfangreichen Studie haben wir die Auswirkungen von Barium(II), Europium(III) und Uran(VI) auf Nierenzellen von Mensch und Ratte in vitro, das heißt unter kontrollierten Laborbedingungen außerhalb des lebenden Organismus, vergleichend untersucht. Die Zellversuche wurden dabei im Zentralen Radionuklidlabor der TU Dresden durchgeführt. Sowohl dort als auch in den radiochemischen Kontrollbereichen am HZDR sind hochspezialisierte Analyseverfahren verfügbar, sodass wir eine einzigartige Kombination von zellkulturbasierten in-vitro-Assays und mikroskopischen, analytischen sowie spektroskopischen Methoden nutzen konnten. Dies ermöglichte uns, die Zelllebensfähigkeit, die Mechanismen des Zelltods und die intrazelluläre Metallaufnahme der exponierten Zellen zu erforschen. Außerdem konnten wir damit die Speziation der Schwermetalle, also die Verteilung der verschiedenen chemischen Bindungsformen eines Elements innerhalb eines Systems, im Zellkulturmedium und innerhalb der Zellen bestimmen“, erläutert Dr. Anne Heller von der Professur für Radiochemie und Radioökologie an der TU Dresden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Wechselwirkungen dieser Schwermetalle auf zellulärer und molekularer Ebene bei.
Sorgfältig ausgesuchte Schwermetall-Palette
Die untersuchten Metallionen haben die Forschenden mit Bedacht gewählt. Barium(II) eignet sich als ungefährlicher Ersatz zum Studium von natürlich vorkommendem radioaktivem Radium(II). Nicht radioaktives Europium(III) ist, chemisch gesehen, den künstlich erzeugten radioaktiven Elementen Americium(III) und Curium(III) sehr ähnlich. Zudem lässt es sich aufgrund seiner ausgezeichneten Lumineszenzeigenschaften spektroskopisch hervorragend erfassen. Leicht lösliches Uran(VI) wiederum hat als natürlich vorkommendes Schwermetall eine besondere Bedeutung für die Radioökologie, speziell hier in Sachsen: Die Beseitigung der Hinterlassenschaften des sächsischen Uran-Bergbaus, insbesondere die Kontamination von Böden und Wässern, stellt eine große wirtschaftliche und technische Herausforderung dar. Darüber hinaus ist ein genaues Verständnis des Komplexierungsverhaltens von Schwermetallionen sowohl für allgemeine Aspekte des Strahlenschutzes als auch für die Sicherheitsbewertung von Endlagern für radioaktive Abfälle von entscheidender Bedeutung.
Um zu erforschen, in welcher chemischen Bindungsform Schwermetalle im Körper vorliegen, geben die Wissenschaftler*innen wässrige Metall-Lösungen zu den Zellen. Dabei verlieren die Schwermetallionen ihre ursprüngliche Wasserhülle und werden von zelleigenen Molekülen, so genannten Bioliganden, umgeben. Mit speziellen Techniken wie der Lumineszenz-Spektroskopie und der chemischen Mikroskopie konnten die Forschenden die Verteilung am Beispiel von Europium(III) in den Zellen sichtbar machen. Mittels Fluoreszenz-Mikroskopie konnte zudem gezeigt werden, wie sich die Zellen durch den Schwermetallkontakt veränderten: je nach Element schwollen die Zellen an, die Zellmembran fragmentierte oder Teile der Zellen lösten sich ab.
Diese Arbeiten sind Bestandteil des vom BMBF geförderten Verbundprojektes RADEKOR (FKZ 02NUK057A und B).
Publikation:
C. Senwitz, D. Butscher, L. Holtmann, M. Vogel, R. Steudtner, B. Drobot, T. Stumpf, A. Barkleit, A. Heller, Effect of Ba(II), Eu(III), and U(VI) on rat NRK-52E and human HEK-293 kidney cells in vitro, in Science of the Total Environment, 2024 (DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.171374)
Weitere Informationen:
Dr. Astrid Barkleit | Daniel Butscher
Institut für Ressourcenökologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 3136 | +49 351 260 3154
E-Mail: a.barkleit@hzdr.de | d.butscher@hzdr.de
Dr. Anne Heller | Christian Senwitz
Professur für Radiochemie und Radioökologie und Zentrales Radionuklidlabor (ZNRL) der TUD
Tel.: +49 351 463 32477 | +49 351 463 39219
E-Mail: anne.heller@tu-dresden.de | christian.senwitz1@tu-dresden.de
Medienkontakt:
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Abteilung Kommunikation und Medien am HZDR
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Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
Das HZDR entwickelt und betreibt große Infrastrukturen, die auch von externen Messgästen genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen.
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Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Astrid Barkleit | Daniel Butscher
Institut für Ressourcenökologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 3136 | +49 351 260 3154
E-Mail: a.barkleit@hzdr.de | d.butscher@hzdr.de
Dr. Anne Heller | Christian Senwitz
Professur für Radiochemie und Radioökologie und Zentrales Radionuklidlabor (ZNRL) der TUD
Tel.: +49 351 463 32477 | +49 351 463 39219
E-Mail: anne.heller@tu-dresden.de | christian.senwitz1@tu-dresden.de
Originalpublikation:
C. Senwitz, D. Butscher, L. Holtmann, M. Vogel, R. Steudtner, B. Drobot, T. Stumpf, A. Barkleit, A. Heller, Effect of Ba(II), Eu(III), and U(VI) on rat NRK-52E and human HEK-293 kidney cells in vitro, in Science of the Total Environment, 2024 (DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.171374)
Weitere Informationen:
https://www.hzdr.de/presse/a_closer_look_at_cell_toxins
Bilder
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Chemie, Geowissenschaften, Medizin, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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