Sauerstoff ist das wichtigste Element für Leben. Ohne Sauerstoff können Menschen nur wenige Minuten überleben. Die nachteiligen Auswirkungen von Hypoxie sind allgemein bekannt. Es mag daher überraschend erscheinen, dass eine kontrollierte Sauerstoffunterversorgung (oder Hypoxie) innerhalb des individuellen, anpassungsfähigen Bereiches eines Menschen zu Langlebigkeit und erhöhter körperlicher Leistungsfähigkeit führen und sogar dabei helfen kann, positive Bedingungen für die Heilung bestimmter Erkrankungen zu schaffen (Serebrovskaya 2002, Verges, Chacaroun et al. 2015). Es ist ein Gleichgewicht zwischen dem Sauerstoffbedarf und der Sauerstoffversorgung erforderlich, um die Körperhomöostase aufrecht zu erhalten.
NOBELPREIS 2019 – ENTSCHLÜSSELUNG DES SAUERSTOFFSENSORS
Der Nobelpreis 2019 für Physiologie oder Medizin ging an die drei Zellforscher Dr. William G. Kaelin, Jr., Sir Peter Ratcliffe und Gregg Semenza für ihre bahnbrechende Forschungsarbeit. Ihnen war es gelungen, den Mechanismus zu entschlüsseln, wie Zellen unterschiedliche Sauerstoffverfügbarkeit messen und ihren Metabolismus entsprechend anpassen können. Sauerstoff ist für alle lebenden Organismen lebenswichtig. Im Laufe der Evolution haben Lebewesen die Fähigkeit entwickelt, sich Änderungen der Sauerstoffkonzentration auf der Erde anzupassen. Bis vor etwa dreißig Jahren war es jedoch unklar, wie Lebewesen Veränderungen der Sauerstoffverfügbarkeit wahrnehmen und sich diesen anpassen können.
Weitere Informationen https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6889041/
Für ihre Erkenntnisse, wie Zellen die Sauerstoffverfügbarkeit messen und ihren Metabolismus entsprechend anpassen
WIE ZELLEN SAUERSTOFFVERFÜGBARKEIT MESSEN UND SICH IHR ANPASSEN
Der Hypoxie-induzierbare Faktor-1 (HIF-1) ist ein Sauerstoff-regulierter Transkriptionsaktivator, der eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung von Säugetieren, der Physiologie und der Krankheitsentstehung spielt…
HIF-1 ist Ubiquitin markiert und wird in nicht hypoxischen Zellen schnell vom Proteasom abgebaut. Unter hypoxischen Bedingungen nimmt der mit Ubiquitin markierte Anteil von HIF-1 dramatisch ab, was eine Ansammlung des Proteins zur Folge hat https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11248550/
Die Schlüsselregulatoren der O2-Versorgung und -Ausnutzung
Hypoxie-induzierbare Faktoren – die Schlüsselregulatoren von O2-Versorgung und -Ausnutzung
- HIF-1 steuert die Sauerstoffversorgung durch Regulierung von Angiogenese und Neubildung von Gefäßen bei Sauerstoffausnutzung, indem es den Glukosestoffwechsel und die Redox-Homöostase reguliert;
- HIF-1-Aktivität ist Hypoxie-induziert durch Veränderungen der HIF-1α mRNA und des Proteinspiegels in Gehirn, Herz, Niere, Lunge und Skelettmuskel;
- HIF-1 agiert als ein Hauptregulator bei Angiogenese und Gefäßneubildung, da es auf koordinierte Weise die Expression einer großen Anzahl von Genen reguliert, deren Proteinprodukte eine zentrale Rolle bei der Vermittlung vaskulärer Reaktionen auf Hypoxie und Ischämie spielen;
- Die normale physiologische Reaktion auf eine verminderte Gewebedurchblutung ist, dass die daraus resultierende Gewebehypoxie die Aktivität von HIF-1 anregt, das die Transkription von Genen, die angiogene Faktoren kodieren, aktiviert. Diese Faktoren stimulieren die Neubildung von Kollateralgefäßen, was zu einer gesteigerten Durchblutung führt.
- Zusätzlich zur Begünstigung der O2-Versorgung aktiviert HIF-1 die Transkription von Genen, die Enzyme, Transporter und mitochondriale Proteine kodieren, die die Sauerstoffausnutzung senken, und agiert erneut als Hauptregulator, um Zellen von einem oxidativen auf einen glykolytischen Stoffwechsel umzustellen.