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Medizin

10. September 2020 Interaktion von Häm und aktiviertem Protein C (APC)

Schon seit Längerem ist bekannt, dass das labile, regulatorische Häm, das beim Abbau der Erythrozyten entsteht,  einen Einfluss auf die Wirkung von Biomolekülen hat. Das Team um Prof. Dr. Diana Imhof vom Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn hat nun herausgefunden, welche Proteine besonders betroffen sind.
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Fachinformation
„In den vergangenen Jahren hat unsere Arbeitsgruppe eine große Datenbank mit Modellpeptiden aufgebaut“, berichtet Imhof. Die Wissenschaftler suchten mit einem Algorithmus gezielt in der Datenbank nach Peptiden, die potenziell mit Häm eine Verbindung eingehen können. Aus diesen Daten konnten sie schließen, dass das aktivierte Protein C (APC) ein besonderer Kandidat für die Hämbindung ist. Dieses Enzym ist durch seine blutgerinnungshemmende und Gerinnsel-auflösende Wirkung bekannt, kann aber auch zellschützende und entzündungsmindernde Aufgaben übernehmen.

Verringerung der enzymatischen und antikoagulierenden Aktivität von APC in Anwesenheit von Häm

„Der Einfluss des Häms auf die Funktion des APC lag bislang weitgehend im Dunkeln“, sagt Imhofs Mitarbeiterin und Erstautorin der Studie Marie-Thérèse Hopp. Die Wissenschaftler untersuchten den Zusammenhang mit reinen Verbindungen im Reagenzglas und anhand von Blutplasmaproben, die das Institut für Experimentelle Hämatologie und Transfusionsmedizin des Universitätsklinikums Bonn zur Verfügung stellte. Dort unterstützten Prof. Dr. Bernd Pötzsch und Dr. Nasim Shahidi Hamedani die Pharmazeuten darüber hinaus mit APC-Proben, Testsystemen und Messgeräten. „Dabei zeigte sich, dass die enzymatische und antikoagulierende Aktivität von APC in Anwesenheit von Häm verringert ist“, berichtet Hopp. Wenn zu wenig APC vorliegt oder dessen Aktivität eingeschränkt ist, steigt zum Beispiel die Gefahr von Thrombosen, Herzinfarkt oder Schlaganfall. Bei Erkrankungen mit erhöhtem Aufkommen von labilem Häm, wie beispielsweise Sichelzellanämie, treten tatsächlich häufiger thrombotische Komplikationen auf.

Größere Tragweite als bislang vermutet

„Deshalb ist der Einfluss des Häms auf das Enzym APC von größerer Tragweite als wahrscheinlich bislang vermutet“, sagt Imhof. Andererseits hat das Team herausgefunden, dass APC die Zellen der inneren Blutgefäßwand vor einer zytotoxischen Wirkung des Häms schützt. Die Wissenschaftler kultivierten menschliche Endothelzellen und brachten sie mit Häm in Kontakt. Wenn gleichzeitig APC vorlag, wurde die toxische Wirkung von Häm auf die Zellen unterbunden. „Wir sind überzeugt, dass dieses Zusammenspiel zwischen APC und Häm eine bedeutende Rolle spielt, weil zahlreiche andere Blutproteine, nach denen wir gesucht haben, keine Bindung mit dem Häm eingehen wollten“, sagt Imhof. Es lohne sich, den Einfluss des labilen, regulatorischen Häms auf das APC noch genauer auszuleuchten, um möglicherweise auch neue diagnostische und therapeutisch relevante Erkenntnisse mit Blick auf Blutgerinnungsstörungen, die während hämolytischen Erkrankungen auftreten, zu gewinnen. „Das Terrain sollte noch viel intensiver untersucht werden, als dies bisher der Fall war“, so Imhof.

Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Literatur:

Hopp MT et al. Molecular insights and functional consequences of the interaction of heme with activated protein C, „Antioxidants & Redox Signaling”, DOI: 10.1089/ars.2019.7992.


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