Parkinson: Vitamin B3 hat positive Wirkung auf geschädigte Nervenzellen

Eine Form des Vitamins kurbelt den Energiestoffwechsel in Nervenzellen an und schützt sie vor dem Absterben, berichten Tübinger Forscher. Der Wirkstoff könnte einen möglichen Therapieansatz darstellen.

Zittrige Hände, steife Muskeln und verlangsamte Bewegungen – das sind die typischen Symptome der Parkinsonerkrankung. Rund 220.000 Personen sind in Deutschland von der Krankheit betroffen, die zunehmend mit steigendem Alter auftritt. Sie beruht auf dem Verlust von Nervenzellen im Gehirn und ist bislang nicht heilbar. Ein Forschungsteam um Dr. Dr. Michela Deleidi am Hertie-Institut für klinische Hirnforschung und der Universität Tübingen berichtet nun, dass der Wirkstoff Nicotinamid-Ribosid einen möglichen Therapieansatz darstellen könnte. Es handelt sich dabei um eine Form des Vitamins B3. Erste Ergebnisse im Labor waren vielversprechend: „Das Mittel kurbelt den defekten Energiestoffwechsel in betroffenen Nervenzellen wieder an und schützt sie vor dem Absterben“, erklärt Deleidi. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Studie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Cell Reports.

Beschädigte Kraftwerke führen zum Zelltod

Wie Parkinson entsteht, ist noch nicht genau geklärt. Klar ist, dass zunehmend dopaminhaltige Nervenzellen in der Region der schwarzen Substanz (Substantia nigra) im Gehirn absterben. In jüngster Zeit festigt sich die Erkenntnis, dass in den betroffenen Nervenzellen die Mitochondrien beschädigt sind. Mitochondrien funktionieren wie kleine Kraftwerke in den Zellen und sind für die Produktion von Energie verantwortlich. Sind sie defekt, kann das zum Tod der Zelle führen. „In unserer Studie wollten wir untersuchen, ob die beschädigten Mitochondrien nur eine Begleiterscheinung oder Auslöser der Parkinsonerkrankung sind“, sagt Studienleiterin Deleidi.

Um das herauszufinden, entnahmen die Forscher in einer internationalen Zusammenarbeit Zellen aus der Haut von Parkinsonpatienten. Diese stimulierten sie so, dass zunächst Stammzellen aus ihnen entstanden, die sich dann zu Nervenzellen weiterentwickelten. Die Zellen hatten einen Defekt im sogenannten GBA-Gen, dem häufigsten Risikogen für Parkinson. Wie bei „echten“ Nervenzellen waren die Funktion ihrer Mitochondrien und ihre Energieproduktion beeinträchtigt.

Frischekur für Zellkraftwerke

Die Wissenschaftler versuchten nun, die Bildung von neuen Mitochondrien anzuregen. Dabei spielt das Coenzym NAD eine wichtige Rolle. Die Wissenschaftler fütterten die Zellen mit Nicotinamid-Ribosid, einer Form des Vitamins B3 und Vorstufe des Coenzyms. Dadurch stieg die Konzentration von NAD in den Zellen an. Das Ergebnis: „Der Energiehaushalt in den Nervenzellen verbesserte sich stark. Es bildeten sich neue Mitochondrien und die Energieproduktion erhöhte sich.“

Um die Wirkung des Vitamins in einem lebenden Organismus zu be-obachten, untersuchten die Forscher im nächsten Schritt Fliegen mit einem GBA-Gendefekt. Wie bei Parkinsonpatienten sterben bei ihnen dopaminreiche Nervenzellen ab und sie haben mit steigendem Alter zunehmend Probleme beim Laufen und Klettern. Deleidi und ihre Kollegen teilten die Fliegen in zwei Gruppen. Bei einer reicherten sie das Futter mit dem Vitamin an, bei der anderen nicht. „Der Wirkstoff erzielte auch hier eine positive Wirkung: Bei den behandelten Fliegen starben viel weniger Nervenzellen ab als bei den unbehandelten.“ Darüber hinaus blieb bei ihnen das Bewegungsvermögen länger erhalten.

Möglicher Therapieansatz

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass der Verlust von Mitochondrien tatsächlich eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von Parkinson spielt“, fasst Deleidi zusammen. „Die Gabe von Nicotinamid-Ribosid könnte ein neuer Therapieansatz sein.“ Ob das Vitamin tatsächlich bei Parkinson helfen kann, müssen weitere Studien zeigen. In Zukunft planen die Forscher, den Wirkstoff an Patienten zu untersuchen. „Andere Studien haben gezeigt, dass er von gesunden Versuchspersonen gut vertragen wird und auch bei ihnen den Energiestoffwechsel ankurbelt“, so Deleidi.

Originalpublikation
Schöndorf DC et al. (2018): “The NAD+ precursor, nicotinamide riboside, rescues mitochondrial defects and neuronal loss in iPSC and fly models of Parkinson’s disease“, Cell Reports, 23(10)
doi: 10.1016/j.celrep.2018.05.009

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Mathematische Modelle für die Energiewende

Gas wird als Energieträger in den nächsten Jahrzehnten eine entscheidende Rolle zukommen. Doch wie kann man die deutschen Gasnetze für die wachsende Nachfrage bereitmachen? Das untersuchen Mathematiker der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), der TU Darmstadt, der TU und HU Berlin sowie dem WIAS Berlin im Transregio 154 „Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken“. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Förderung des Transregio nun um weitere vier Jahre verlängert.

Energiefragen stehen derzeit im Mittelpunkt des öffentlichen Interesses in Politik, Wissenschaft und Gesellschaft. Denn es gilt, zügig eine sichere, saubere und klimafreundliche Energieversorgung zu entwickeln und gleichzeitig mit Energie möglichst effizient umzugehen. Das betrifft nicht nur den Energieverbrauch, sondern auch den Transport und die Verteilung der Energieträger.

Bei der Energieversorgung der nächsten Zukunft wird Gas eine wichtige Rolle als kritische Ressource spielen: Es ist noch reichlich vorhanden, wird gehandelt und ist schnell verfügbar. Man kann es speichern, aktuell überschüssige erneuerbare Energien in Gas umwandeln und das Gas in Leitungsnetzen zum Verbraucher transportieren.

Gleichzeitig steht eine Gasversorgung, die auf die mit Unsicherheit behafteten technischen, energetischen, wirtschaftlichen und politischen Bedingungen zugeschnitten ist und gleichzeitig zuverlässig sein soll, vor erheblichen Problemen. Beispiele dafür sind die Transport- und Netztechnik oder die Marktregulierung. So müssen Gastransporteure nachweisen, dass sie innerhalb gegebener technischer Kapazitäten jeden regulär am Markt zustande gekommenen Vertrag erfüllen können.

Komplexe mathematische Verfahren miteinander integrieren

Um diese Aufgaben zu lösen, bedarf es neuer mathematischer Instrumente. Sie zu entwickeln, ist das Ziel des Sonderforschungsbereichs SFB/Transregio 154 (TRR 154) „Mathematische Modellierung, Simulation und Optimierung am Beispiel von Gasnetzwerken“. Er wurde an der FAU vor vier Jahren eingerichtet und nunmehr von der DFG verlängert. Die 17 Teilprojekte des Transregio erarbeiten neue Erkenntnisse in verschiedenen Bereichen der Mathematik. In den vergangenen vier Jahren hat der TRR 154 bereits neue Verfahren der mathematischen Simulation, Modellierung und Optimierung entwickelt. Das besondere Alleinstellungsmerkmal des Projekts besteht darin, dass diese Verfahren Kenntnisse aus unterschiedlichen Domänen der Mathematik verbinden. In der zweiten Projektperiode liegt ein Schwerpunkt bei der Integration und Weiterentwicklung von in der ersten Periode entstandenen grundlegenden Methoden und Verfahren mit dem Fokus darauf, vermehrt Markt- und Unsicherheitsaspekte zu integrieren. Ein in den Sonderforschungsbereich integriertes Graduiertenkolleg unterstützt die fachwissenschaftliche Ausbildung der Teilnehmenden. Sie sollen bestmöglich auf eine erfolgreiche Wissenschafts- oder Industriekarriere vorbereitet werden.

Durch die Liberalisierung der Gasnetze kann der Energieträger am Markt nahezu beliebig gehandelt werden. Anders als Strom, der nahezu in Echtzeit übertragen wird, braucht Gas aber wie eine Flüssigkeit Zeit für den Transport und unterliegt anderen physikalischen Dynamiken. Sie lassen sich nur mit fortgeschrittenen mathematischen Verfahren, wie sie im TRR 154 entwickelt werden, behandeln. Angestrebt wird, Randbedingungen bei den Marktmodellen so festzulegen, dass die Versorgungssicherheit gewährleistet ist, auch unter Berücksichtigung der Unsicherheiten und Schwankungen am Markt, zum Beispiel Nachfrageschwankungen.

Breit anwendbare Erkenntnisse und Methoden

Die neuen Methoden heben die mathematischen Grundlagen zur Lösung der oben beschriebenen Herausforderungen auf ein neues Qualitätsniveau. Zudem sind die gewonnenen mathematischen Erkenntnisse nicht nur auf Gasnetze, sondern auch auf andere physische Transportnetze, beispielsweise Wasser- oder Stromnetze, anwendbar. Sie eignen sich darüber hinaus ganz allgemein für gemischt-ganzzahlige, nicht lineare und stochastische Optimierungsprobleme und liefern damit mathematische Grundlagen für die Behandlung zahlreicher praxisrelevanter Fragen, aber auch neue mathematische Theorien und Methoden.

Biologisch abbaubare Pflanzenschutzmittel

Traditionelle Pflanzenschutzmittel sind Killer: Sie vernichten nicht nur Schädlinge, sondern gefährden auch Bienen und andere nützliche Insekten, außerdem beeinträchtigen sie die biologische Vielfalt in Böden, Seen, Flüssen und Meeren. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat jetzt eine Alternative entwickelt: Ein biologisch abbaubarer Wirkstoff hält Schädlinge fern ohne zu vergiften.

„Es geht nicht nur um die Bienen, es geht ums Überleben der Menschheit“, sagt Professor Thomas Brück, Inhaber des Werner Siemens-Lehrstuhls für Synthetische Biotechnologie der TU München. „Ohne die Bienen, die eine Vielzahl von Pflanzen bestäuben, wären nicht nur unsere Supermarktregale ziemlich leer, sondern innerhalb kurzer Zeit wäre auch die Versorgung der Weltbevölkerung mit Nahrung nicht mehr gewährleistet.“

Synthetisch hergestellte Insektizide gefährden nicht nur Bienen, sondern auch Käfer, Schmetterlinge und Grashüpfer – sie beeinträchtigen die biologische Vielfalt in Böden, Seen, Flüssen und Meeren. Ihr Einsatz ist daher seit vielen Jahren schon höchst umstritten.

Fernhalten statt vergiften

Brück und sein Team haben jetzt eine Alternative gefunden: Das von ihnen entwickelte Insekten-Abwehrmittel ist biologisch abbaubar und ökologisch unbedenklich. Auf Pflanzen gesprüht wirkt es ähnlich wie Mückenspray, das Badegäste im Sommer auftragen: Es verbreitet einen Geruch, der unerwünschte Insekten fern hält.

„Mit unserem Ansatz ermöglichen wir einen fundamentalen Wechsel im Pflanzenschutz“, sagt Brück. „Statt Gift zu versprühen, das immer auch nützliche Arten gefährdet, vergrämen wir gezielt nur die Schädlinge.“

Bakterien als Chemie-Fabriken

Vorbild der Münchner Forscher war die Tabakpflanze. Diese erzeugt in ihren Blättern Cembratrienol, kurz CBT-ol. Mit diesem Molekül schützt sich die Pflanze vor Schädlingen.

Mit Werkzeugen der Synthetischen Biotechnologie isolierte das Team um Professor Brück diejenigen Abschnitte aus dem Genom der Tabakpflanze, die für die Bildung der CBT-ol-Moleküle verantwortlich sind.

Anschließend bauten sie diese in das Erbgut von Coli-Bakterien ein. Gefüttert mit Weizenkleie, einem Nebenprodukt aus Getreidemühlen, produzieren die genetisch veränderten Bakterien nun den gewünschten Wirkstoff.

Effizienz im Kleinen wie im Großen

„Die größte Herausforderung bei der Produktion lag darin, die Wirkstoffe am Ende des Prozesses von der Nährlösung abzutrennen“, erklärt Mirjana Minceva, Professorin für Biothermodynamik am TUM Campus Weihenstephan.

Die Lösung brachte die zentrifugale Trennungschomatographie. Das Verfahren ist höchst effizient und funktioniert auch im industriellen Maßstab, wurde aber zuvor noch nie für die Auftrennung von Produkten aus Fermentationsprozessen eingesetzt.

Wirksam auch gegen Bakterien

Erste Untersuchungen belegen, dass das CBT-Spray Pflanzen für Insekten ungiftig ist und trotzdem wirksam vor Blattläusen schützt. Da es biologisch abbaubar ist, reichert es sich auch nicht an.

Darüber hinaus zeigte sich in den Bioaktivitätstests, dass Cembratrienol eine antibakterielle Wirkung auf gram-positive Bakterien hat. Es könnte daher als Desinfektionsspray genutzt werden, das spezifisch gegen Krankheitserreger wie Staphylococcus aureus (MRSA Erreger), Streptococcus pneumoniae (Erreger Lungenentzündung) oder Listeria monocytogenes (Erreger der Listeriose) wirkt.

Publikation:

Wolfgang Mischko, Max Hirte, Simon Roehrer, Hannes Engelhardt, Norbert Mehlmer, Mirjana Minceva and Thomas Brück
Modular Biomanufacturing for a Sustainable Production of Terpenoid-based Insect Deterrents
Green chemistry, May 14, 2018 – DOI: 10.1039/C8GC00434J

Brustrekonstruktion mit Eigengewebe

Ein Jahr erfolgreiche Kooperation der Universitätsfrauenklinik Ulm mit renommiertem plastischen Chirurgen aus Düsseldorf.  Brustkrebs ist in Deutschland die mit Abstand häufigste Krebserkrankung bei Frauen. Über 70.000 neue Fälle werden jährlich gezählt, jede zehnte Frau ist im Laufe ihres Lebens betroffen. Entstehen im Rahmen der operativen Therapie größere kosmetische Brustdefekte, entscheiden sich viele Patientinnen für einen Wiederaufbau. Seit mittlerweile einem Jahr bietet die Universitätsfrauenklinik Ulm in Kooperation mit Professor Dr. Christoph Andree, einem in Düsseldorf tätigen Experten für Brustrekonstruktionen, den Brustaufbau mittels der freien Lappentechnik „DIEP“ an.

Hierbei wird Gewebe aus dem Unterbauchbereich – bestehend aus Haut und Unterhautfett – entnommen und transplantiert – ein hochentwickeltes Verfahren, das nur in wenigen zertifizierten Brustzentren angeboten wird. Am 1. Juni wurde die fünfte DIEP-Operation („deep inferior epigastric perforator“) erfolgreich durchgeführt.

„Für unsere Patientinnen ist die Diagnose Brustkrebs und vor allem Mastektomie ein großer Schock. Viele Frauen haben Angst, mit ihrer Brust auch ihre Weiblichkeit zu verlieren“, erklärt die operative Leiterin des Brustzentrums an der Universitätsfrauenklinik Ulm, Dr. Visnja Fink. „Wir freuen uns deshalb, dass wir mit der DIEP-Technik hier in Ulm eine schonende Brustrekonstruktion anbieten können, die durch Eigengewebe zu einer neuen, möglichst natürlichen Brust führt.“ Bei dem Verfahren der Eigengewebsrekonstruktion mittels DIEP wird das fehlende Brustvolumen durch Haut- und Fettgewebe mit Blutgefäßen aus dem Unterbauch ersetzt. Einer der Vorteile dieses sogenannten freien Lappentransfers gegenüber der gängigen Eigengewebs-Brustaufbaumethode mittels gestielten Lappenplastiken, bei der Gewebe mit den zugehörigen blutversorgenden Gefäßen und Nerven transplantiert wird, besteht darin, dass kein Muskelgewebe entnommen wird. Der Bauch als Entnahmestelle wird so geschont und durch eine Bauchdeckenstraffung – für viele ein willkommener Nebeneffekt – direkt verschlossen. Die entstandene Narbe am Bauch liegt sehr tief und kann durch Kleidung gut verdeckt werden. Da das entnommene Unterbauchgewebe in Konsistenz und Struktur der weibliche Brust sehr ähnlich ist, ergibt diese Form der Rekonstruktion ein äußerst natürliches Ergebnis.

Seit mittlerweile einem Jahr führt die Universitätsfrauenklinik die Rekonstruktionsmethode nun erfolgreich in Zusammenarbeit mit Professor Andree, einem international renommierten Experten und Chefarzt der plastischen und ästhetischen Chirurgie in Gerresheim (bei Düsseldorf), durch. „Die brustchirurgische Abteilung unserer Klinik hat ihr Portfolio deutlich erweitert. Neben dem Wiederaufbau mittels Implantat können wir, wie nur ganz wenige Zentren in Deutschland, nun alle Formen des Wiederaufbaus aus körpereigenem Gewebe anbieten“, erklärt der Ärztliche Direktor der Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe am Universitätsklinikum Ulm und Leiter der deutschen Expertenkommission für Brustkrebs (AGO Mamma), Professor Dr. Wolfgang Janni. „Wir können nun noch besser und individueller auf die Bedürfnisse unserer Patientinnen eingehen“, stimmt Professor Dr. Jens Huober, Leiter des zertifizierten Brustzentrums, zu.

Am 1. Juni wurde die insgesamt fünfte DIEP-Operation am Universitätsklinikum Ulm erfolgreich durchgeführt. Da die Kooperation mit Prof. Andree seit einem Jahr sehr positiv verläuft, will die Universitätsfrauenklinik die Zusammenarbeit in Zukunft ausweiten. Geplant ist zum Beispiel, gemeinsam mit Prof. Andree auch rein kosmetische Eingriffe wie etwa Brustvergrößerungen anzubieten.

Quelle: Universitätsklinikum Ulm

Mangelernährung: Maßnahmen zur gesunden Ernährung im Krankenhaus

Wer an Deutschland denkt, denkt eher an Übergewicht als an Mangelernährung. Dennoch ist auch letztere ein großes Problem mit vielen Folgeerkrankungen: Mehr als 1,5 Millionen Menschen in Deutschland sind betroffen. Als besonders gefährdet gelten chronisch Kranke, Tumorpatienten und ältere Menschen. Immer häufiger sind aber auch Kinder betroffen, gerade wenn sie aus sozial schwachen Familien kommen. Dabei geht es nicht immer nur um die Essensmenge – auch eine einseitige Ernährung kann zu Mangelerscheinungen führen. 

„Mehr als jeder vierte Patient, der in eine Klinik eingewiesen wird, zeigt Zeichen einer Mangelernährung“, umreißt Professor Dr. med. Christian Löser das Ausmaß des Problems. Löser ist Chefarzt der Medizinischen Klinik der DRK-Kliniken Nordhessen in Kassel und Kongresspräsident der DGEM. Er beschäftigt sich seit über 25 Jahren mit Mangelerscheinungen durch Ernährung. Energie- und Nährstoffmangel beeinflussen Heilungsprozesse: In der Folge liegen Patienten länger im Krankenhaus, haben eine schlechtere Lebensqualität und ein höheres Sterberisiko, wie Studien überzeugend belegen. „Wir dürfen Nahrung daher nicht mehr nur als Mittel zum Stillen eines Grundbedürfnisses ansehen, sondern als hochwirksamen Teil einer medizinischen Therapie“, sagt Ingrid Acker, VDOE-Kongresspräsidentin und stellvertretende Vorstandsvorsitzende des BerufsVerbands Oecotrophologie e.V. (VDOE). „Ernährung ist Therapie und Prävention“ heißt daher auch das Motto des diesjährigen Kongresses.

 Wie ernährungsmedizinische Erkenntnisse im Klinikalltag umgesetzt werden können, zeigt unter anderem das so genannte „Kasseler Modell“, das unter Lösers Federführung entwickelt wurde und mittlerweile international anerkannt ist. Zentrale Elemente sind unter anderem ein Screening auf Mangelernährung, das alle Patienten routinemäßig bei Aufnahme in die Klinik durchlaufen, etablierte Standards zur effektiven ernährungstherapeutischen Behandlung, bei Bedarf eine individualisierte, professionelle Ernährungsberatung und ein breites Speisenangebot mit speziellen hochkalorischen Menülinien, die den Patienten je nach Ernährungsstatus und individuellen Bedürfnissen angeboten werden. Unter- oder mangelernährte Patienten bekommen speziell nährstoffangereicherte, energiedichte Gerichte und können zudem aus einer breiten Palette von Zwischenmahlzeiten, wie zum Beispiel frisch hergestellten Shakes oder Fingerfood auswählen. „Unser Ziel ist es, den Mangel an Nährstoffen auszugleichen, die tägliche Energiezufuhr zu erhöhen, um den Ernährungszustand zu stabilisieren und so die Genesung zu fördern und weitere Komplikationen zu vermeiden“, sagt Löser.

 Nicht nur das zunehmende Übergewicht, sondern auch die Mangelernährung, ist ein hochrelevantes Problem in den wohlhabenden Ländern der Europäischen Union. Darauf hat bereits 2003 der Europarat in seiner wegweisenden Resolution eindrucksvoll hingewiesen und auf die damit verbundenen medizinischen, sozialen und gesundheitsökonomischen Folgen und Kosten verwiesen. Die EU hat vor diesem Hintergrund ein großes Aktionsprogramm namens „Stop Malnutrition“ eingeleitet, das jedoch im Gegensatz zu anderen europäischen Staaten in Deutschland nur zögerlich realisiert wird. „Im Gegensatz zum Übergewicht kann man frühzeitig diagnostizierte Mangelernährung mit einfachen, etablierten ernährungstherapeutischen Maßnahmen effektiv und nachhaltig behandeln“, betont Ingrid Acker.

Ernährungsspezialisten fordern daher, dass die vorliegenden modernen wissenschaftlichen Erkenntnisse über Mangelernährung nachhaltig in der klinischen und ambulanten Betreuung sowie in der Pflege umgesetzt werden. Verankert werden müssen die Erkenntnisse auch in der Ausbildung und den Anforderungen und Strukturen von Krankenhäusern und Betreuungseinrichtungen. „Davon profitiert zu allererst natürlich der Patient, das Modell ist aber auch unter wirtschaftlichen Aspekten ein Gewinn für die Klinik und das Gesundheitssystem“, sind sich die Tagungspräsidenten Löser und Acker einig.

 Quellen: Ernährungskongress 2018, DGEM

Statistisches Bundesamt (2013): Körpermaße nach Altersgruppe und Geschlecht. Mikrozensus 2013: https://www.desta-tis.de/DE/ZahlenFakten/GesellschaftStaat/Gesundheit/GesundheitszustandRelevantesVerhalten/Tabellen/Koerpermasse.html

Klima-Unsicherheit auch bei 1,5-Grad-Erwärmung

Das Klimaabkommen von Paris schliesst das Ziel, die durchschnittliche globale Erwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, mit ein. Wie das künftige Klima rund um den Globus und über die Zeit aber aussehen könnte, ist bislang unerforscht. Klimawissenschaftler zeigen nun, dass selbst diese geringere Erwärmung auf regionaler Ebene sehr unterschiedlichen Folgen haben kann.

Seit Paris 2015 geistern zwei Zahlen durch die Welt: 2 und 1,5. An der Klimakonferenz in der französischen Hauptstadt einigten sich nämlich die Nationen darauf, dass die weltweite durchschnittliche Erwärmung auf deutlich unter 2 Grad zu liegen kommen sollte, dass aber eine Erwärmung von weniger als 1,5-Grad anzustreben sei.

Was für Laien möglicherweise nach einem kleinlichen Feilschen um ein paar unbedeutende Zehntelgrad aussieht, kann für das Weltklima und die Menschheit von überragender Wichtigkeit sein. Dies zeigt eine internationale Forschungsgruppe in einer Studie, die soeben in der Fachzeitschrift «Nature» veröffentlicht wurde. Die Publikation erschien im Zusammenhang mit dem im Herbst anberaumten IPCC Sonderbericht über eine 1,5-Grad-Erwärmung. Eine Hauptautorin des Spezialberichts ist ETH-Professorin Sonia Seneviratne. «Über das 2-Grad-Ziel wurde schon viel geforscht und geschrieben, nicht aber über das 1,5-Grad-Ziel», sagt sie.

Extreme Abweichungen vermeiden

In ihrer neuen Studie zeigen die Klimaforschenden auf, dass sich mit einer 1,5-Grad-Erwärmung extreme Abweichungen vom heutigen Klima, die noch bei einer 2-Grad-Erwärmung auftreten würden, vermeiden liessen. Eine solche extreme Abweichung wäre beispielsweise eine Erwärmung um neun Grad an den kältesten Nächten in der Arktis oder eine um fünf Grad an den heissesten Tagen in den USA oder anderen Kontinenten mittlerer Breiten. Auch das Risiko von einem sehr ausgeprägten Austrocknen des Mittelmeergebiets wäre vermeidbar. Aber selbst eine Erwärmung um 1,5 Grad würde noch substantielle Klimarisiken beinhalten, betont Seneviratne.

Die Wissenschaftler streichen auch hervor, dass der Weg zum 1,5-Grad-Ziel dafür ausschlaggebend ist, wie sich das Klima entwickeln wird. «Wir müssen vor allem die zeitliche Dimension, in der sich das Klima erwärmt, im Auge behalten», sagt Seneviratne. Wenn sich bis ins Jahr 2100 das Klima um 1,5 Grad erwärme, davor aber eine über diesen Wert hinausschiessende Erwärmung bis 2 Grad oder höher «erlebt» habe, dann seien die Konsequenzen gravierender als ohne ein Überschiessen der Temperatur. Dies könnte möglicherweise auch irreversible Schäden verursachen, insbesondere an empfindlichen Ökosystemen. «Das Aussterben von Arten während einer Phase der überschiessenden Temperatur könnte nicht rückgängig gemacht werden, selbst wenn die Erwärmung danach reduziert und 1,5 Grad erreichen würde.»

Dem grossen Publikum sei wohl nicht bewusst, dass alle bisher veröffentlichten 1,5-Grad-Szenarien ein zeitweises Überschiessen der Erwärmung und den Einsatz von CO2-vermindernden Massnahmen einbeziehen. Diese Massnahmen beinhalten Aufforstung, aber auch «Carbon Capture and Storage» (CCS), also die Aufnahme von CO2 aus Emissionsquellen oder aus der Atmosphäre. Dies geht oft einher mit dem Verbrauch von Bioenergie, welche fossile Brennstoffe ersetzt.

Drastischer Schnitt bei CO2-Emissionen

Doch auch diese Optionen zur Milderung des Klimawandels könnten riskant sein, einerseits, weil CCS noch nicht gut etabliert ist, und andererseits, weil für die Produktion von Bioenergie grosse Landflächen benötigt würden. Dies könnte die Produktion von Nahrungsmitteln konkurrenzieren. «Solche Probleme können umso besser vermieden werden, wenn die CO2-Emissionen drastisch und schnell reduziert werden», sagt die ETH-Professorin. Dies könne auch mit erhöhter Energieeffizienz, geringerem Energieverbrauch, dem zusätzlichen Gebrauch von erneuerbaren Energien und weltweit reduziertem Fleischkonsum erreicht werden.

Es gibt verschiedene Abschätzungen, wie viel CO2 ausgestossen werden darf, um das 1.5-Grad-Ziel nicht zu verpassen; alle bieten nur wenig Spielraum. «Klar ist, dass wir dringend Emissionen reduzieren müssen, wenn wir eine Chance auf das 1,5-Grad-Ziel behalten und das Überschiessen der Erwärmung so gering wie möglich halten möchten», betont Seneviratne. Es sei deshalb nötig, dass Lösungen zur Bekämpfung der Klimaerwärmung schnell untersucht und implementiert werden, selbst wenn nur testweise und in kleinem Massstab. «Die Schweiz kann als innovatives Land einen grossen Beitrag dazu leisten.»

Literaturhinweis

Seneviratne SI et al. The Paris Agreement’s aim of 1.5 °C warming may result in many possible climates. Nature (2018), published online 6th June, doi: 10.1038/s41586-018-0181-4

Heilkraft der Bananen: Bananenschalen statt Pflaster?

Bananen schmecken nicht nur gut, sie heilen auch. Statt mit einem Pflaster werden in vielen Entwicklungsländern offene Wunden mit Bananenblättern oder -schalen bedeckt, selbst größere Wunden lassen sich erfolgreich behandeln. Ein Team von Wissenschaftlern an der Jacobs University Bremen um den Chemie-Professor Dr. Nikolai Kuhnert hat nun die heilende Kraft von Bananen genauer unter die Lupe genommen und 70 verschiedene Inhaltsstoffe identifiziert, die für die Wundheilung verantwortlich sein könnten.

Bananen schmecken nicht nur gut, sie heilen auch. Statt mit einem Pflaster werden in vielen Entwicklungsländern offene Wunden mit Bananenblättern oder -schalen bedeckt, selbst größere Wunden lassen sich erfolgreich behandeln. Ein Team von Wissenschaftlern an der Jacobs University Bremen um den Chemie-Professor Dr. Nikolai Kuhnert hat nun die heilende Kraft von Bananen genauer unter die Lupe genommen und 70 verschiedene Inhaltsstoffe identifiziert, die für die Wundheilung verantwortlich sein könnten.

Den Anstoß für das Forschungsprojekt gab eine von der Alexander von Humboldt Stiftung finanzierte Gastprofessur der aus Nigeria stammenden Pharmazeutin Prof. Dr. Mubo Sonnibare an der Jacobs University. Im westlichen Afrika wie in weiten Teilen Asiens sind Bananen traditionelle Heilmittel. Allerdings handelt es sich dabei nicht um die in deutschen Supermärkten gängige Cavendish-Banane, der keine Heilkraft zugeschrieben wird, sondern um Musa acuminata, eine andere Pflanzenart.

Wie Kaffee oder Tee zeichnet sich die Banane durch viele polyphenolische, also aromatische Verbindungen aus. Einige wirken antibakteriell und desinfizierend, was zum Schutz einer Wunde vor bakteriellen Infektionen beiträgt. Andere wiederum wirken adstringierend, also zusammenziehend – ein Effekt, der etwa auf der Zunge spürbar ist. Wenn diese Verbindungen auf die Haut treffen, verändern sie deren Eiweiße und bilden eine Art Schutzschicht über der Wunde.

Um genau festzustellen, welche Heilkraft die einzelnen Verbindungen haben, müssten weitere, aufwändige Versuche durchgeführt werden, denn für die Wundheilung spielt eine ganze Reihe von Faktoren eine Rolle. „Durch die Forschung haben wir ein tieferes Verständnis über ein traditionelles Arzneimittel gewonnen“, sagt Kuhnert. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden jetzt im „Journal of Food Measurement and Characterization“ veröffentlicht.

Quelle:
Sonibare, M. A.; Ayoola, I. O.; Gueye, B.; Abberton, M. T.; D’Souza, R.; Kuhnert, N., Leaves metabolomic profiling of Musa acuminata accessions using UPLC–QTOF–MS/MS and their antioxidant activity. Journal of Food Measurement and Characterization 2018, 1-14.

Weltnichtrauchertag 2018: Tödlicher Herzensbrecher Tabakrauch

Rauchen und Passivrauchen erhöhen nicht nur das Risiko, an Krebs zu erkranken, sondern auch die Wahrscheinlichkeit, Herz-Kreislaufkrankheiten zu entwickeln und daran zu sterben. Auf diesen schwerwiegenden Zusammenhang macht eine aktuelle Publikation des Deutschen Krebsforschungszentrums aufmerksam, die anlässlich des von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ausgerufenen Weltnichtrauchertags am 31. Mai mit dem diesjährigen Motto „Tobacco breaks hearts“ herausgegeben wurde.

Herz-Kreislaufkrankheiten sind in Deutschland mit etwa 40 Prozent aller Todesfälle die Todesursache Nummer eins. Dabei ist allein das Rauchen für ein gutes Zehntel der durch Herz-Kreislaufkrankheiten verursachten Sterbefälle verantwortlich – dies sind rund 35.000 Todesfälle pro Jahr. Selbst in geringen Dosen können die Inhaltsstoffe im Tabakrauch das Herz-Kreislauf-System schädigen: „Schon eine Zigarette pro Tag steigert das Risiko, an Herz-Kreislauferkrankungen zu erkranken, deutlich“, so Ute Mons, Leiterin der Stabsstelle Krebsprävention und des WHO-Kollaborationszentrums für Tabakkontrolle am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ).

Dennoch ist der schädliche Einfluss des Rauchens und Passivrauchens auf das Herz-Kreislaufsystem in Deutschland vielen nicht bewusst: So weiß ein gutes Viertel der Raucher nicht, dass Rauchen das Schlaganfallrisiko erhöht und sogar mehr als der Hälfte der Raucher ist nicht bekannt, dass auch Passivrauchen das Risiko für einen Schlaganfall steigert, wie Daten einer Studie des DKFZ zeigen, für die im Jahr 2016 rund 1000 Raucher befragt wurden.

Bei der Information der Bevölkerung zu diesem Thema besteht also Nachholbedarf. So gab es in Deutschland in den letzten Jahren keine bundesweiten nachhaltigen Informationskampagnen, obwohl Aufklärung und Information dazu beitragen können, ein Bewusstsein für die Gefahren des Rauchens und Passivrauchens auszubilden. Auf der anderen Seite gibt die Tabakindustrie rund 200 Millionen Euro jährlich für Tabakmarketing aus, darunter etwa 70 Millionen Euro für Außenwerbung, um den Tabakkonsum und die Akzeptanz des Rauchens zu fördern.

Deutschland hat sich gegenüber der WHO dazu verpflichtet, bevölkerungsweite politische Maßnahmen voranzutreiben, um die vorzeitige Sterblichkeit durch nichtübertragbare Krankheiten bis zum Jahr 2025 um 25 Prozent zu senken und die Zunahme von Herzerkrankungen zu stoppen. Tabakprävention kann dazu einen entscheidenden Beitrag leisten. Das Deutsche Krebsforschungszentrum appelliert daher an die Bundesregierung, dieser Verpflichtung endlich nachzukommen. „Zahlreiche Maßnahmen sind längst überfällig: Neben einer verstärkten Aufklärung und Information der Öffentlichkeit sind ein umfassendes Tabakwerbeverbot, ein bevölkerungsweiter Nichtraucherschutz und spürbare Tabaksteuererhöhungen notwendig, um einen merklichen Rückgang des Tabakkonsums und der damit verbundenen gesundheitlichen Folgen zu erreichen“, so Mons. (Quelle: DKFZ)

Naturschutz: der offene Luftraum als Lebensraum

Zahlreiche Fledermausarten jagen und ziehen in großer Höhe. Bisher hatten jedoch weder Forscher noch Umweltschützer „auf dem Schirm“, dass der (nach oben) offene Luftraum auch Lebensraum für viele Tierarten ist. In ihrer aktuellen Studie tragen Wissenschaftler um Christian Voigt vom Leibniz-IZW Berlin den Wissensstand über die Gefahren in luftiger Höhe zusammen und zeigen mögliche Schutzmaßnahmen auf.

Bei ihren nächtlichen Jagdausflügen steigen Fledermäuse erstaunlich hoch auf. Jenseits der Baumwipfel nutzen sie einen breiten Bereich der unteren Troposphäre: Hierzulande gibt es GPS-Aufnahmen von Fledermäusen aus 500 Metern, in Thailand aus bis zu 800 Meter Höhe über dem Boden. Ein Blick in die Literatur zeigt jedoch, dass da buchstäblich noch viel Luft nach oben ist. Denn den Rekord hält die Mexikanische Bulldoggfledermaus Tadarida brasiliensis mit über 3.000 Metern über dem Boden! Selbst der hierzulande ansässige Große Abendsegler Nyctalus noctula schwingt sich manchmal über 1.000 Meter in die Höhe. Der offene Luftraum ist demnach ein wichtiger und unterschätzter Lebensraum von Fledermäusen, der beim Artenschutz bislang nahezu vollständig vernachlässigt wurde. Konzepte für Luftschutzgebiete im Sinne des Habitatschutzes gibt es in Europa bisher keine. Und das, obwohl 21 der 53 auf dem Kontinent beheimateten Fledermausarten im offenen Luftraum nach Insekten jagen.

„Bei einem Habitat, also einem für Tiere geeigneten Lebensraum, denken wir meist an Landschaften, wie Wiesen, Wälder oder Gewässer. Also an erdnahe Flächen“, sagt Christian Voigt. „Den unteren Bereich der Troposphäre nahmen wir bisher als für Tiere relevantes Habitat gar nicht wahr.“ Dabei ist hier einiges los: Neben Zugvögeln migrieren viele Insektenarten in großen Höhen. „Insekten nutzen die Winde in diesen Bereichen, um Strecken zurückzulegen, die sie aus eigener Kraft nicht bewältigen könnten.“ Kein Wunder also, dass auch Fledermäuse dort zu finden sind, denn da fliegt ihr Futter – und zwar massenweise.

Die Insektendichte ist regional unterschiedlich. Zudem hat sich ihre Zahl insgesamt durch Luftverschmutzung und gestiegenen Pestizideinsatz in der Landwirtschaft verringert. Die Forscher rechnen damit, dass sich der Luftraum dementsprechend weiter fragmentiert – in „futterreiche“ und „futterarme“ Zonen. Je nach Art legen große Federmausschwärme in Südostasien deshalb bei ihren Beutezügen schon mal 40 bis 50 Kilometer pro Nacht zurück. Radaruntersuchungen in Nordamerika zeigten, dass sie dabei dreidimensional über breite Landstriche ausschwärmen. „Manche Fledermauskolonien bestehen aus einer, zwei oder gar zehn Millionen Individuen. Sie können also nicht alle lokal ihre Beute finden und nutzen daher große Höhen, wo sie auch Schadinsekten der Landwirtschaft verzehren“, erklärt Christian Voigt.

Bei der Jagd im offenen Luftraum sind die Tiere diversen Gefahren ausgesetzt. Zu den direkten gehört die tödliche Kollision mit anthropogenen Strukturen wie hohen Gebäuden, Windkraftanlagen, Drohnen, Helikoptern und Flugzeugen. Angesichts des steigenden Luftverkehrs und der stärkeren Nutzung alternativer Energiequellen eine wachsende Gefahr.

Zu den indirekten Gefahren zählen neben der abnehmenden Insektendichte die Lichtverschmutzung sowie die Luftverschmutzung durch Feinstaub, Chemikalien und Autoabgase. „Fledermäuse sind Athleten mit Flügeln. Bei zwei Arten konnten wir beobachten, dass sie während der Jagd in kurzer Zeit mehrere Hundert Höhenmeter wiederholt auf- und absteigen. Das ist eine enorme Kraftanstrengung, bei der die Tiere potenziell sehr empfindlich für Schadstoffe in der Luft sind“, betont Voigt.

Anders als bei klar abgesteckten terrestrischen und aquatischen Habitaten ist der Schutz des offenen Luftraumes nicht einfach. „Es ist im Grunde das gleiche Dilemma wie mit den Ozeanen. Der Luftraum ist Allgemeingut, wodurch die Verantwortlichkeiten zunächst unklar und Kontrollen schwer umsetzbar sind“, sagt Christian Voigt. Der Schutz von Fledermäusen ist für die Menschheit neben ihrer prinzipiellen Schutzwürdigkeit auch von unmittelbarem wirtschaftlichem Interesse, da die einzigen flugfähigen Säugetiere weltweit zahlreiche Schadinsekten in Schach halten.

Überlegungen, was zum Habitatschutz des Luftraumes zu tun ist, gibt es einige. „Es gibt bereits nachhaltige Schutzkonzepte. Um zum Beispiel die Schlagopferzahlen an Windkraftanlagen zu reduzieren, gibt es zumindest in Deutschland entsprechende Genehmigungs-Auflagen, die die Betreiber beachten müssen. Wie gut diese bundesweit angewandt werden, ist bislang unbekannt. “, sagt Voigt. Die Migrationskorridore und Rastgebiete von Fledermäusen und Zugvögel müssen zudem von Windkraftanlagen freigehalten werden. Hocheffizient und vergleichsweise simpel sind Strategien, um das für Fledermäuse irritierende Streulicht im Himmel, den Skyglow, zu reduzieren: Beleuchtung bitte nach unten und nicht gen Himmel richten! Weitere Forschungen zur Rolle der Troposphäre als essenzieller Lebensraum sind nun notwendig, um noch besser verstehen zu können, wie die Tiere, die darin leben, am besten geschützt werden können. (Quelle: Forschungsverbund Berln e.V.)

Publikation:
Voigt CC, Currie SE, Fritze M, Roeleke M, Lindecke O (2018): Conservation strategies for bats flying at high altitudes. BioScience, biy040, https://doi.org/10.1093/biosci/biy040

Lungenärzte warnen vor Verharmlosung der E-Zigarette

Immer mehr Menschen konsumieren E-Zigaretten, in der Annahme, diese sei weniger gesundheitsschädlich als herkömmliche Zigaretten. Doch insbesondere Jugendliche werden oft durch den süßen Geschmack und die vielen Aromastoffe, wie Tiramisu und Waldfrucht, an das Rauchen herangeführt. Eine aktuelle Studie zeigt nun, dass diese Aromastoffe nicht ungefährlich sind. Sie können beispielsweise Diabetes, Asthma und Krebserkrankungen verursachen. Auch die Folgen des Tabakkonsums werden in der Bevölkerung weiterhin unterschätzt. Anlässlich des Weltnichtrauchertags am 31. Mai 2018 fordert die Deutsche Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin (DGP) daher von der Politik ein komplettes Werbeverbot für diese Produkte sowie mehr gesundheitliche Aufklärung, die sowohl vor den Folgen des Konsums von E-Zigaretten als auch des Tabakkonsums warnt. 

Inzwischen konsumieren in Deutschland etwa eine Millionen Menschen regelmäßig E-Zigaretten. „Grund für diesen gestiegenen Trend ist sicherlich die Annahme, E-Zigaretten seien weniger gesundheitsschädlich und eine gesündere Alternative zum Tabakkonsum“, erklärt Professor Dr. med. Klaus F. Rabe, Präsident der DGP und Chefarzt der Abteilung Pneumologie an der LungenClinic Grosshansdorf. Denn im Gegensatz zu Tabak enthalten E-Zigaretten keine Verbrennungsprodukte und gelten deshalb als weniger gesundheitsschädlich als Tabakzigaretten. „Doch trotz geringerer Toxizität kann auch das E-Rauchen massive gesundheitliche Probleme verursachen“, verweist Rabe auf diverse Forschungsergebnisse. Eine aktuelle amerikanische Studie (1) zeige nun beispielsweise, dass die der E-Zigarette zugesetzten Aromastoffe die Lunge reizen und das Immunsystem negativ beeinflussen können.

In ihrer Untersuchung zeigten die Forscher, dass alle getesteten 49 Aromen beim Rauchen unterschiedliche Mengen freier Radikale freisetzen, die oxidativen Stress in den Zellen verursachen und diese so schädigen. Dies könne Erkrankungen wie Diabetes, Asthma, Parkinson sowie Lungen- und Darmkrebs verursachen. Insgesamt gibt es fast 8000 verschiedene aromatische Zusatzstoffe, die der E-Zigarette zugesetzt werden können. Sie werden zwar von der Lebensmittelindustrie bereits als Lebensmittelzusatzstoffe verwendet und als gesundheitlich unbedenklich eingestuft. „Doch sobald sie erhitzt und inhaliert werden scheinen diese Aromen Schadstoffe zu produzieren, die der Lunge und dem Immunsystem schaden“, warnt Rabe. Weitere Untersuchungen finden hierzu bereits statt.

Zudem sind in E-Zigaretten Gifte wie Nitrosamine, Diethylenglykol und Formaldehyd bereits nachgewiesen worden. Das ebenfalls enthaltene Propylenglykol – das Verneblungsmittel, welches ebenso in Diskotheken eingesetzt wird – kann die Atemwege reizen. „Wie sich das langfristig auf die Lunge auswirkt kann man jetzt noch nicht sagen. Langzeitstudien dazu fehlen noch“, so Rabe. „Und dass durch das zugesetzte, süchtig machende Nikotin der Schritt von der E-Zigarette zum Tabakkonsum nicht weit ist, zeigen ebenfalls mehrere Studien.“

Anlässlich des Weltnichtrauchertags am 31. Mai fordert die DPG daher von der Politik mehr Maßnahmen zur Aufklärung gesundheitlicher Risiken des Tabak- sowie E-Zigarettenkonsums. Denn auch beim Tabakkonsum liegt die Zahl der Raucher hierzulande immer noch höher als in den meisten anderen Industrieländern. Daran haben auch Schockbilder auf Zigarettenschachteln wenig verändert. „Viele haben ihren Konsum zwar eingeschränkt, jedoch nicht komplett eingestellt. Hier ist die Annahme weit verbreitet, dass ein oder zwei Zigaretten am Tag die Gesundheit nicht gefährden“, sagt Rabe. Doch einer Meta-Studie (2) zufolge haben auch Männer, die nur eine Zigarette am Tag rauchen, ein um 48 Prozent höheres Risiko für Herzerkrankungen und ein um 25 Prozent höheres Risiko für Schlaganfall als Nichtraucher. Bei Frauen liegt das Risiko sogar noch höher: es steigt um 57 Prozent für Herzerkrankungen und um 31 Prozent für Schlaganfall. Bezüglich der E-Zigaretten und des Tabakkonsums besteht also noch großer Aufklärungsbedarf in der Bevölkerung.

Zudem fordert die DPG seit Jahren ein umfassendes Werbeverbot für E-Zigaretten sowie Tabakprodukte, um insbesondere junge Menschen vor gesundheitlichen Schäden schützen. Außerdem sollten Betroffene professionelle Entwöhnungsprogramme auf Rezept erhalten können. Noch gibt es solche Maßnahmen in Deutschland nicht: Die meisten Kurse und wirksame Medikamente muss der Raucher aus eigener Tasche bezahlen.

Quellen:

(1) Zachary T.Bitzer et al., Effect of flavoring chemicals on free radical formation in electronic cigarette aerosols, Free Radic Biol Med. 2018 May 20;120:72-79. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.03.020. Epub 2018 Mar 13.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0891584918301230?via%3Dihub  

(2) Allan Hackshaw et al., Low cigarette consumption and risk of coronary heart disease and stroke: meta-analysis of 141 cohort studies in 55 study reports, BMJ 2018;360:j5855

https://www.bmj.com/content/360/bmj.j5855