Mitochondrial oxygen radical formation

Die Erkenntnis, daß 02 -veratmende biologische Systeme 02 -Radikale bilden hat zur Entstehung von Forschungsschwerpunkten mit verschiedenen Fragestellungen geführt. Neben der Suche nach biologischen Bildungsquellen hat sich das Interesse der Forscher auf die pathogenetische Bedeutung der 02 -Radikale, sowie auf deren Rolle beim Alterungsprozeß konzentriert. In jüngster Zeit wurde erkannt, daß 02 -Radikale auch Signalträgerfunktionen haben. Auf Grund der Elektronenkonfiguration des molekularen Sauerstoffs kann dieser nur durch Einzelelektronenübertragung reduziert werden. Die hierdurch notwendigerweise gebildeten 02 Radikale sind Ausgangsprodukt aller Radikalspezies. Die mitochondriale Atmungskette mit ihren vielfältigen Einzelelektronen- Carriern, dem hohen "0 2 -turn-over" und dem Vorhandensein kooperativ arbeitender Antioxidantien hat zu der Annahme geführt, daß zelluläre 02 Bildung ihren Ursprung in der mitochondrialen Atmungskette hat. Unterstützt wird dieses Konzept von der Möglichkeit, isolierte Mitochondrien zur Bildung von 02 -Radikalen zu veranlassen. Die Übertragung dieser in vitro Befunde auf die zelluläre Ebene erfordert jedoch den Ausschluß der artefiziellen 02 Bildung z.B. als Folge von Isolierungseffekten oder durch Anwendung invasiver Nachweissysteme. Diese Einschränkung ist von Bedeutung, da bekannt ist, daß der sehr komplex regulierte mitochondriale e - Transfer durch exogene Faktoren so verändert werden kann, daß er von dem physiologischen intrazellulären e - Transport abweicht. Eine Vielzahl von Experimenten in unserem Institut zeigen, daß diese Abweichung Ursache für mitochondriale 02 Bildung sein kann. Das neue eingereichte Forschungsvorhaben hat das Ziel die Übertragbarkeit der in vitro Experimente mit isolierten Mitochondrien, auf die intrazelluläre Aktivität der Mitochondrien als potentielle 02 Radikalbildner zu untersuchen. Gleichzeitig soll der zu Grunde liegende Mechanismus, der ATP- bildende Mitochondrien zu 02 - Radikalbildnern umprogrammiert, für die zelluläre Signalträgerfunktion, für den Alterungsprozeß und für pathogenetische Radikalbildungsprozeß analysiert werden. Hierzu gehört auch die Identifizierung der jeweiligen Radikalbildungsquellen. Die Aufklärung dieser Zusammenhänge ermöglicht die exogene Intervention und somit neue therapeutische Maßnahmen.