Mitochondrien: Kraftwerke und Kläranlagen der Zellen

Stand: 25.05.2021 17:11 Uhr

Die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zellen, daran erinnern sich wohl die Meisten noch aus dem Biologieunterricht in der Schule. Ein Göttinger Forscherteam erforscht Aufbau und Arbeit der Mitochondrien.

Zwischen 100 und 2.000 Mitochondrien arbeiten in einer einzigen Zelle und verwandeln Wasserstoff und Sauerstoff in Adenosintriphosphat (ATP). ATP ist der wichtigste Energieträger oder "Treibstoff" der Zellen und wird für Muskelkontraktionen ebenso benötigt wie für den Stofftransport per Osmose durch die Zellmembranen oder die Herstellung organischer Moleküle. Und egal ob Muskel-, Nerven-, Sinnes-, Blut-, Knorpel- oder Stammzelle: Alle brauchen Energie, um ihre jeweilige Funktion zu erfüllen. Doch die Mitochondrien haben noch eine weitere Aufgabe: Sie bauen die bei der ATP-Produktion entstehenden freien Sauerstoffradikale ab, die andernfalls die Zelle schädigen würden.

Göttinger Forscherteam beobachtet Mitochondrien bei der Arbeit

Mit einem Super-Mikroskop, dem sogenannten Nanoskop, beobachten Göttinger Forscherinnen und Forscher den Aufbau und die Arbeit lebender Mitochondrien - live und in 3D. Für die Entwicklung dieses Mikroskops wurden sie 2014 sogar mit dem Nobelpreis in Chemie ausgezeichnet. Ihre Erkenntnisse sind auch wichtig für die Medizin, denn Form und Struktur der Mitochondrien verändern sich, wenn etwas in ihnen nicht funktioniert.

Mitochondriale Erkrankungen sind selten, aber vererbbar

Sind Mitochondrien aufgrund eines Gendefekts oder auch aufgrund äußerer Schädigung etwa durch ungesunde Lebensweise, Alter oder Erkrankungen defekt, sind sie nicht in der Lage, die giftigen Sauerstoffradikale abzubauen. Diese können die Zelle dann zerstören. Das erkennen die Göttinger mit ihrem Nanoskop an der Form der Mitochondrien. Ihre Forschung soll helfen, irgendwann die Diagnostik mitochondrialer Erkrankungen zu vereinfachen.

Die primären mitochondrialen Erkrankungen zählen zu den sogenannten seltenen Krankheiten. Es gibt extreme Formen, bei denen Menschen schon im Kindesalter sterben. Bei anderen Formen lässt die Funktion der Mitochondrien erst im Laufe des Lebens, häufig über Jahrzehnte, nach. Ein schleichender Prozess, durch den sich die Mitochondrien verändern. Symptome treten in diesem Fall erst auf, wenn die Betroffenen schon älter sind.

Diagnostik einer mitochondrialen Erkrankung ist kompliziert

Aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher Symptome ist es nicht einfach, überhaupt auf die Mitochondrien als mögliche Ursache zu kommen. Eine Diagnose der mitochondrialen Erkrankung ist nur in spezialisierten Zentren möglich, sie erfordert Spezialwissen und viel Erfahrung, ist aufwendig und teuer. Zunächst wird eine Muskelgewebeprobe (Muskelbiopsie) entnommen und feingeweblich untersucht. In aufwendigen Laboruntersuchungen fahnden die Expertinnen und Experten dann nach Gensequenzen in Blutproben, die für eine mitochondriale Erkrankung sprechen könnten. In einigen Fällen folgt noch eine Nervenwasseruntersuchung (Liquorpunktion).

Heilung noch nicht möglich

Auch wenn mitochondriale Erkrankungen noch nicht heilbar sind, ist eine Diagnose hilfreich. Denn häufig gibt es Begleiterkrankungen, nach denen die Ärztinnen und Ärzte gezielt suchen und die sie auch therapieren können. Die Forschung an Therapien für die mitochondrialen Erkrankungen selbst steckt dagegen noch in den Kinderschuhen.

Vorsicht vor unseriösen Angeboten im Internet

Während die Wissenschaft auf diesem Gebiet noch ganz am Anfang steht, gibt es trotzdem schon zahlreiche Angebote im Internet, die eine einfache Diagnostik über den Zustand der Mitochondrien und durch Nahrungsergänzungsmittel ihre Stärkung und damit neue Leistungsfähigkeit versprechen. Doch diese Angebote sind in den Augen von Expertinnen und Experten reine Geldschneiderei und unseriös.

Expert*innen zum Thema

Prof. Dr. Stefan Jakobs
Hochauflösende Mikroskopie der Zelle
Universitätsmedizin Göttingen
c/o Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie
Abtl. NanoBiophotonik
Am Fassberg 11
37077 Göttingen
www.rsfp.de

Prof. Dr. Mathias Bähr, Chefarzt
Klinik für Neurologie
Universitätsmedizin Göttingen
Robert-Koch-Straße 40
37075 Göttingen
neurologie.umg.eu

 

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Dieses Thema im Programm:

Visite | 25.05.2021 | 20:15 Uhr

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