Einfluß von Katecholaminen auf Proteine und Erythrozyten

Ein Säugetier (Menschen eingeschlossen), das einer Stresssituation ausgesetzt ist, zeigt verschiedene Reaktionen. Bei der Bewältigung dieser Situationen stellen Katecholamine (Adrenalin und Noradrenalin) wichtige Hormone dar. Nach ihrer Wirkung werden sie rasch enzymatisch deaktiviert. Daneben bilden sie mit verschiedenen Proteinen nicht enzymatisch Addukte. Wir nehmen an, dass diese modifizierten Proteine eine verlängerte Lebensdauer und gestörte Funktionalität haben und im Körper akkumulieren. Daher soll in der Ratte als Modelltier das Schicksal und die biologischen Konsequenzen dieser Verbindungen untersucht werden. Dabei sollen die Ansammlung dieser Addukte in verschiedenen Organen und Geweben, die Änderungen der Lebensspanne zweier Katecholamin-beladener Proteine (Albumin und -Globulin) und die Beeinträchtigung von Erythrozyten durch Katecholaminüberschuß erforscht werden. Radioaktiv markiertes Adrenalin und Noradrenalin werden als Markersubstanzen eingesetzt. Unsere Annahme basiert auf der Tatsache, dass Katecholamine u.a. an Thiole binden. Vor allem die Bindung an Cysteinyl-Reste von Proteinen und Peptiden, wie zum Beispiel Glutathion, führt zu deren oxidativen Modifikation und stellt darüber hinaus eine Quelle für freie Radikale dar. Zusätzlich führen diese Veränderungen zu einer herabgesetzten Proteinfunktionalität und reduzieren möglicherweise den Proteinabbau und erleichtern dadurch die Akkumulation solcher Addukte. Das Katecholamin Dopamin ist beispielsweise dafür bekannt, im Gehirn nicht- enzymatisch mit Cysteinyl-Resten verschiedener Proteine Verbindungen einzugehen. Die gebildeten Addukte werden sowohl mit Morbus Parkinson als auch mit diversen anderen zentralnervösen Störungen in Zusammenhang gebracht. Auch Addukte der verwandten Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin im Blut sind bekannt - deren biologische Konsequenzen sind jedoch noch unerforscht. Weiters konnte die Akkumulation von Katecholaminen im Erythrozyten gezeigt werden. Auch hier gibt es noch kaum Informationen über die Bildung von Addukten mit Hämoglobin oder anderen Proteinen bzw. Peptiden des Erythrozyten bzw. deren physiologischen Auswirkungen. Obwohl die Toxizität dieser Verbindungen einige Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, bleiben grundlegende Dinge wie die Lebensspanne, der Abbau und die Ausscheidung und/oder Akkumulation dieser modifizierten Proteine im Unklaren. Das aus dieser Studie gewonnene, grundlegende Wissen kann entscheidend zum Verständnis negativer Auswirkungen von Langzeitstress sowohl auf Tiere als auch auf Menschen beitragen. Außerdem bietet es ein solides Fundament zur Erstellung neuer Methoden zum Nachweis kumulativer Effekte von Stresssituationen.

Katecholamine (Adrenalin und Noradrenalin) sind wichtige Hormone die einem Organismus bei der Bewältigung von Stresssituationen helfen. Nach ihrer Wirkung werden sie rasch enzymatisch deaktiviert. Daneben binden sie aber auch an verschiedene Proteine (nicht enzymatisch und irreversibel) und formen mit diesen Addukte. Außerdem akkumulieren Katecholamine in roten Blutkörperchen. Welche physiologischen Auswirkungen dies hat ist unklar, da in vivo Studien fehlen bzw. es widersprüchliche Aussagen dazu in der Literatur gibt. Ziel dieser Arbeit war es daher grundlegende Daten über die Verteilung dieser Addukte im Körper und im Blut von Ratten als Modelltiere nach wiederholter intravenöser Verabreichung von radioaktiv markiertem Adrenalin und Noradrenalin zu gewinnen. Außerdem wurde untersucht ob und inwieweit sich die Halbwertszeit von mit Katecholaminen beladenen Proteinen (Albumin) bzw. Erythrozyten ändert. In allen Tieren kam es von Tag eins (24 Stunden nach der ersten Injektion) bis Tag 7 (24 Stunden nach der letzten Injektion) sowohl im Plasma als auch in den Erythrozyten zu einem Anstieg der Radioaktivität. Danach fiel die Radioaktivität im Plasma innerhalb der nächsten drei Wochen wieder auf Werte nahe der Hintergrundstrahlung ab, während in den Erythrozyten auch noch am Ende des Versuches vergleichsweise hohe Mengen an Radioaktivität messbar waren. Eine Woche nach der letzten Injektion befanden sich in den untersuchten Organen 1 bis 3% der injizierten Radioaktivität (höchste Konzentrationen im Haar, den Nebennieren und den Nieren, niedrigste Werte in Fett und Gehirn). Abhängig vom Stoffwechsel des jeweiligen Organs verminderte sich die Radioaktivität der einzelnen Proben, im Haar jedoch blieb die Radioaktivität auch drei Wochen nach der letzten Injektion unverändert hoch. Außerdem wurden die Halbwertszeiten von Serumalbumin und Erythrozyten - in vitro markiert mit H-Adrenalin oder H-Noradrenalin (Kontrollgruppe) oder zusätzlich noch mit Adrenalin und Noradrenalin beladen - erhoben. Sowohl in den Kontrollgruppen als auch in den in den Testgruppen sank die Radioaktivität langsam bis zum Ende der Experimente ab. Signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wurden nicht festgestellt. Neben den gewonnenen grundlegenden Daten über die Verteilung von Katecholaminen im Körper nach chronisch erhöhten Werten, wurden in der Studie keine physiologischen Effekte der Katecholaminaddukte (unveränderte Halbwertszeit von Proteinen und Erythrozyten) beobachtet. Allerdings wurde in dieser Studie zum ersten Mal eine Akkumulation von Katecholaminen im Haar nachgewiesen. Daher können kumulative Effekte von Langzeitstress in Zukunft möglicherweise durch eine Haaranalyse bestimmt werden.