Erstellt am 16.10.2006 - 09:31

Auszug aus den Studien der beiden Nobelpreisträger für Chemie 2003.
Mir selbst bedeutet dieses Thema über unseren Wasser-Salz-Haushalt sehr viel.

Das Venedig des Lebens ©
Von Hans Schuh für ZEIT.de

Wie gelangen Wasser und Salze wohl dosiert in Pflanze, Tier und Mensch?
Durch Myriaden feinster Kanäle in den Zellen.
Für deren Entdeckung erhielten 2 Amerikaner den Nobelpreis für Chemie im Jahre 2003.

Haben Sie Angst vor der Chemie? Keine Bange, die folgenden Zeilen sollen nicht schweißtreibend wirken, sondern Sie entführen auf eine virtuelle Reise mit den beiden frisch gebackenen Chemie-Nobelpreisträgern in das Venedig des Lebens. Dabei gondeln wir mit Peter Agre und Roderick MacKinnon zwar nicht über den Canale Grande der Lagunenstadt, sondern über zahlreiche canali piccolissimi mitten hinein in die Wässerchen des Lebens. Und die sind mindestens genauso interessant wie la bella Venezia.

Was Mensch und Venedig vereint, ist Salzwasser. Ohne es wären beide staubig und tot. Und für beide ist der richtige Pegelstand überlebenswichtig. Zu 70 Prozent gluckern wir als Salzwasser daher, das wissen die Biologen schon seit langem. Nur eines wussten sie nicht: Wie verflixt kommt das Wasser in unsere Zellen, und zwar soviel, dass wir nicht im eigenen Saft ersaufen? Und wie kommt es wieder heraus, ohne daß wir zu Schrumpfköpfen verdorren?
„Ganz einfach“, sagt unser 54jähriger Gondoliere Peter Agre von der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, „dafür gibt es eigene
Wasserkanäle in den Zellmembranen. Jeder dieser Kanäle besteht aus einem speziellen Eiweiß, einem Membranprotein. Das habe ich 1988 entdeckt und dann seine räumliche Struktur aufgeklärt. Dafür bekomme ich jetzt eine Hälfte
des Chemie-Nobelpreises“.

So einfach ist das Venedig des Lebens. Wasser strömt durch eigene Kanäle in die Zellen ein und aus.
Peter Agre

„Aber nur reines Wasser, sonst nichts anderes“, betont Agre. „Heute können wir ein Wassermolekül auf seinem Weg durch die Zellmembran verfolgen und verstehen, warum keine anderen kleinen Moleküle hindurchdringen“. Das könnte das modrige Venedig zur Revitalisierung brauchen: Kanäle, die reinstes Wasser in seine trübe Brühe schleusen.

Aber wie kommen dann die lebenswichtigen Salze richtig dosiert in uns hinein? „Durch einen anderen Typ von Membrankanälen“, sagt unser zweiter Gondoliere, der 47jährige Roderick MacKinnon vom Howard Hughes Medical Institute der New Yorker Rockefeller University.
Roderick McKinnon

Im Wasser lösen sich Salze auf in elektrisch geladene Teilchen, in sogenannte Ionen, erklärt er. „Mir ist es 1998 gelungen, einen speziellen Ionenkanal in seinen räumlichen Details aufzuklären. Dieser Kanal transportiert ausschließlich das Salz Kalium und heißt deshalb Kaliumkanal. Dafür bekomme ich die andere Hälfte des Nobelpreises“.
Denn seither verstehen die Forscher auch, wie Ionen durch Kanäle strömen. Sie können nun buchstäblich verfolgen, wie das Leben sich sein Salz in die Suppe holt.

Ähnlich wie das Leben in Venedig undenkbar ist ohne Kanäle sind die speziellen Transportkanäle für Wasser und all die verschiedenen Salze fundamental wichtig für jegliches Leben.
Denn ob Pflanze, Mikrobe oder Mensch und Tier, alle Wesen bestehen aus wässrigen Zellen. Deren Hülle, die Membran, muss kontrolliert wasser- und salzdurchlässig sein, damit jede Zelle ihren Innendruck regeln kann. Dabei spielen Salze und andere kleine Moleküle eine zentrale Rolle. Da Salze, aber auch etwa Zucker, reines Wasser anziehen, können beispielsweise Pflanzen und Bäume Wasser über viele Meter hoch pumpen, von der Wurzel bis in die molekülreichen Blätter des Wipfels. Dieser Pumpeffekt, Osmose genannt, sorgt für inneren Druck. Er hält nicht nur Pflanzen in Form ( sonst sacken sie welk zusammen ), sondern sorgt auch bei Mensch und Tier für die Funktion der Nieren oder regelt den Blutdruck.

Bei seiner Suche nach den schon lange postulierten Wasserkanälen wurde unser erster Gondoliere Peter Agre fündig bei einem bestimmten Eiweiß in roten Blutzellen, aber auch in Nierenzellen. Um dessen wasserleitende Eigenschaft zu testen baute er es in die Membranen künstlicher, wasserdichter Zellen ein – und siehe da, plötzlich wurden sie wasserdurchlässig. Es war auch bekannt, dass Quecksilberionen den Wasserhaushalt lebender Zellen blockieren. Agre traktierte sein Eiweiß mit Quecksilber, und es leitete kein Wasser mehr. „Ich nannte es Aquaporin, also Wasserpore“, sagt er.
„Inzwischen wissen wir, dass es eine ganze Familie verschiedener Aquaporine gibt, in Bakterien, Pflanzen und Tieren“. Alleine beim Menschen sind inzwischen elf Aquaporin-Varianten bekannt. Doch was soll diese venezianische Kanalvielfalt?

Schippern wir einmal zu den Nieren. Dort ist mächtig etwas im Fluss. Wussten Sie schon, dass Sie dort täglich sage und schreibe 170 Liter Primärurin produzieren? Muss man auch nicht unbedingt wissen, denn „Aquaporin 1“ pumpt quasi als Hauptkanal, als canale maggiore, wieder 70 Prozent des Primärurinwassers zurück in den Kreislauf. Dann kommt der canale piccolo. Dort waltet „Aquaporin 2“ und reduziert die Primärurinmenge um weitere 10 Prozent. Und so weiter. Nach Passage einer Fülle von Nierenkanälchen, die auch noch Natrium, Kalium und Chlorid ins Blut zurückholen, bleibt dann noch etwa 1 Liter Harn auszuscheiden.
Die körpereigenen Wasserkanälchen sind übrigens steuerbar wir Schleusen. So sorgt beispielsweise das Hormon Vasopressin für die Aktivität von „Aquaporin 2“. Bei Menschen mit Vasopressinmangel fällt dieser Wasserkanal weitgehend aus. Sie scheiden unter heftigem Harndrang ( diabetes insipidus ) und scheiden täglich 10 bis 15 Liter Urin aus.

Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften verweist stolz auf die große medizinische Bedeutung der Kanalforschung. Denn nicht nur in Blut und Nieren, auch in Muskel- und Nervenzellen spielen Ionenkanäle eine entscheidende Rolle. So werden Nervensignale wie ein Stafettenstab von Zelle zu Zelle weitergereicht, indem Natrium- und Kaliumionen über entsprechende Ionenkanäle in den Nervenzellmembranen blitzschnell verschoben werden. Wie diese Nervenschleusen genau funktionieren, war lange Zeit ein Rätsel. Bis eben Gondoliere Roderick kam und auf verblüffend einfache Weise klären konnte, wie die blinden Ionenkanälchen es schaffen, ganz selektiv nur eine bestimmte Sorte von Ionen auszusieben, etwa Kalium- und Natriumionen zu trennen.

Ohne diese raffinierte Biochemie bräche unser Nervensystem und Denkvermögen zusammen.

Und Venedig wäre nie entstanden.

Zur raffinierten Funktionsweise der Milliarden Wasser- und Ionenkanäle in unserem Körper gab es Zeichnungen. Leider wurden sie im Internet entfernt worden.
Ein Schelm, wer Böses dabei denkt.

Franz Kern

Meine eigenen Erfahrungen in punkto Wasser sind vielseitig. Ich stelle sie gerne hier ins Forum, wenn es jemanden interessiert. Ich bin aber, gerade aus der Erfahrung heraus, niemals derjenige, der seine Erkenntnisse 1:1 auf andere Menschen übertragen möchte, denn das kann auch schiefgehen. Doch wenn meine Ausführungen zum Denken anregen können, bin ich schon zufrieden.
Herzliche Grüße
Franz