Eine Analyse mitochondrialer Erkrankungen
Bei der oxidativen Phosphorylierung (OxPhos) wird Energie aus Nährstoffen extrahiert, um einen Protonengradienten (ΔP) zu erzeugen, welcher die Adenosintriphosphatproduktion (ATP), ein Energiespeicher von Zellen, ankurbelt. Eine mitochondriale Erkrankung, die Lebersche Optikusatrophie ( Leber's hereditary optic neuropathy, LHON), ist die gängigste Ursache für Erblindungen bei jungen Männern. Ein ATP-Mangel führt zu Zellfehlfunktionen und letztlich zum Zelltod. Im Falle der Leberschen Optikusatrophie ereignet sich dies in den Ganglienzellen der Netzhaut. Die retinalen Ganglienzellen, die sich in der inneren Schicht der Netzhaut befinden, weisen Axone auf, welche den optischen Nerv bilden. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts CELLSPEX (Multiwavelength cell spectroscopy to define the pathophysiology of mitochondrial disorders in living cells) wurden Mutationen untersucht, die für die Lebersche Optikusatrophie verantwortlich sind. In vorhergehender Forschungsarbeit hatten Wissenschaftler unter streng festgelegten Bedingungen ein optisches Instrumentarium mit hoher Genauigkeit zur Definierung des bioenergetischen Status von Mitochondrien in lebenden Zellen entwickelt. Im Zuge von CELLSPEX wurden Mitochondrien mit der DNA von „wild type“-Mitochondrien (wild type mitochondrial DNA, wt mtDNA) und Haplogruppen bezüglich der gängigsten LHON-Mutation untersucht. Unter Verwendung des optischen Instrumentariums wurden Daten zu allen Faktoren gesammelt, welche einen ΔP-Beitrag leisten, einschließlich des Membranpotenzials und des pH-Gradienten. Ohne dieses neue Equipment wäre es nicht möglich gewesen, die einzelnen ΔP-Bestandteile zu betrachten. Die Forschung deutet auf eine Unfähigkeit zur Aufrechterhaltung des Membranpotenzials oder des pH-Gradienten hin, da unter bestimmten Entwicklungs- oder Umweltbedingungen die retinalen Ganglienzellen für eine Apoptose sensibilisiert werden. Auch wenn diese Daten ausschließlich auf bestimmten Zelllinien basieren, werden sie die Grundlage für weitergehende Forschung bezüglich der Verbindungen zu Mutationen und bezüglich des Ausmaßes bilden, in dem Menschen mit diesen Mutationen den LHO-Phänotyp aufweisen.
Schlüsselbegriffe
Mitochondriale Erkrankungen, Krankheitsdiagnose, oxidative Phosphorylierung, Lebersche Optikusatrophie, CELLSPEX
