Neue Zürcher Zeitung - 08.10.2019

20 PANORAMA Dienstag, 8. Oktober 2019

ZAHLENRÄTSEL NR. 233

SPIELREGELN«KAKURO»:DieZah-

len 1 bis 9müssenin einer Reihedie

Gesamtsummeergeben. Diese istin

denschwarzen Kästchenlinksdavon

bzw. darübervorgegeben.JedeZahl

darfinnerhalbeinerSummenureinmal

vorkommen.

Auflösung:

Zahlenrätsel

Nr. 232

Wie Zellen den Sauerstoffgehalt messen

Der diesjährige Medizinnobelpreis geht an William G. Kaelin, Sir Peter J.Ratcliffe und Gregg L. Semen za

Dass wir zum Leben Sauerstoff

benötigen, weiss jedes Kind.

Weniger trivial ist der

Mechanismus, mit dem sich der

Körper an die Sauerstoffmenge

anpasst.Für seine Entschlüsselung

erhalten zwei Amerikaner und

ein Brite den Nobelpreis.

ALAN NIEDERER

Wer im Sport Höchstleistungen erbrin-
gen will, braucht vielSauerstoff imKör-
per. Das gilt in besonderem Masse für
Ausdauerdisziplinen wie dasRadfah-
ren. Um ihre Leistung zu steigern, grei-
fen Sportler deshalb immer wieder zum
Dopingmittel EPO. Dieses fördert die
Bildung vonroten Blutkörperchen, die
im Blut den Sauerstoff transportieren.
Mehr rote B lut körperchen bedeuten
mehr Sauerstoff im Gewebe und in den
Zellen – und damit mehr Leistung.
Den Trick mit dem Hormon EPO be-
nützen nicht nur dopende Sportler, son-
dern auch unserKörper, wenn er sich
zum Beispiel in grosser Höhe an eine
verminderte Sauerstoffkonzentration
anpassen muss. Dann produziert er in
den Nieren vermehrt körpereigenes
EPO.Wie aber weiss derKörper, dass
es in seinen Zellen zu wenig Sauer-
stoff gibt und er deshalb die EPO-Pro-
duktion anschalten muss? DiesesRät-
sel haben die drei diesjährigen Medi-
zinnobelpreisträger gelöst:WilliamG.
Kaelin, SirPeter J. Ratcliffe und Gregg
L. Semenza erhalten dafür zu gleichen
Teilen die höchste wissenschaftliche
Auszeichnung. Sie ist mit umgerechnet
908 000 Franken dotiert.

Biologisch fundamental

Sie hätten einen für das Leben vonTie-
ren und Menschen fundamentalen An-
passungsmechanismus entschlüsselt,
hält das Nobelkomitee in seinerWür-
digung fest.Das erste Puzzleteil zur
Lösung des Problems steuerte Gregg
Semenza bei. Der 1956 inNewYork
geborene und an derJohns Hopkins
University im amerikanischen Bal-
timore tätigeForscher studierte das
EPO-Gen bei Mäusen und in kulti-
vierten Leberzellen.Dabei entdeckte
er einen Proteinkomplex (HIF), der
bei Sauerstoffmangelan das EPO-
Gen bindet. Dadurch wird der Erb-
faktor vermehrt abgelesen, und es ent-
steht mehr EPO.

Semenzas zentrale Arbeiten er-

schienen bereits imJahr 1995. Mit sei-

nen Studien hatte er nachgewiesen, wie

der Körper bei einer zu geringen Sauer-

stoffspannung die EPO-Produktion in

Gang setzt. Das ist nicht nur in grosser

Höhe nützlich. Die Sauerstoffko nzen-

tration kann auch zwischen einzelnen

Geweben starkvariieren. So kann etwa

bei sportlicher Tätigkeit dieVersorgung

mit Sauerstoff in den Muskeln knapp

werden.Das hatKonsequenzen für die

Energiegewinnung aus der Nahrung,

die normalerweise ausreichend Sauer-

stoff voraussetzt. Die Anpassung an

eine ungenügendeVersorgung ist des-

halb lebenswichtig.

Wie aber weiss

die Zelle, wann sie

genügend Sauer-

stoff hat? DieAnt-

wort auf diese

Frage kam nicht

von einem Zell-

biologen, sondern

vom Krebsforscher

William Kaelin.

1957 in NewYork

geboren, arbeitet

Kaelin an der Har-

vardMedical School in Boston.Als er

seine nobelpreiswürdige Entdeckung

machte, befasste er sich mit einer Erb-

krankheit, die mit vermehrter Krebs-

bildung einhergeht. DerForscherrea-

lisierte, dass ein von ihm entdecktes

«Krebsprotein» (VHL) auch bei der

Sauerstoffmessung in den Zellen eine

wichtigeRolle spielt.Es hilft nämlich da-

bei, den von Semenza entdeckten HIF-

Proteinkomplexin de nZellen zu zerstö-

ren. Diese Entsorgung ist dann sinnvoll,

wen n es in der Zelle genügend Sauer-

stoff gibt und die Zellekein Gegenpro-

gramm für mehr Sauerstoffstarten soll.

Jetzt musste nur noch ein letztes Pro-

blem gelöst werden:Von irgendwoher

musste der VHL-Eiweissstoff ja das

Signal erhalten, den – bei genügend

Sauerstoff – uner wünschten HIF-Prot-

einkomplex der Entsorgung zuzufüh-

ren. Bei der Klärung dieserFrage half

der dritte Nobelpreisträger mit. Der

BritePeter Ratcliffe wurde1954 inLan-

cashire geboren und arbeitet derzeit an

der Universität in Oxford.In einer 20 01

erschienenen Publikation beschreibt er

eine sauerstoffabhängige chemische

Reaktion, mit welcher der HIF-Prot-

einkomplex markiert wird:Das ist das

gesuchte Signal für dieVernichtung des

Proteinkomplexes.

ErstesMedikamentverfügbar

Welchen Nutzen aber zieht die Medi-

zin aus den Entdeckungen der dies-

jährigen Nobelpreisträger?Dank ihren

bahnbrechenden Arbeiten wüssten wir

heute viel mehr über einen fundamen-

talen physiologischen Prozess, mit dem

der Körper auf unterschiedliche Sauer-

stoffko nzentrationenreagier e, erklär-

ten dieVertreter des Nobelkomitees bei

der Verkündung der Preisträger. Dieser

Prozess betreffe nicht nur das Hormon

EPO, sondern laufe über mehr als 300

weitere Gene und Proteine. So kann ein

Sauerstoffmangel im Gewebe auch das

Signal für die Bildung von zusätzlichen

Blutgefässen geben.Ein Effekt,der zum

Beispiel beim sich entwickelndenFötus

im Mutterleib wichtig ist.

Dass diekörpereigene Sauerstoff-

regulation auch leicht an ihre Gren-

zen kommen kann,ist in der Medizin

nur allzu gut bekannt. So leiden viele

Patienten mit Nierenkrankheiten oder

Krebs an einer schweren Blutarmut.

Hierkönnten neueTherapiemöglich-

keiten, die an den identifizierten Stell-

schrauben ansetzen, bessere Heilungs-

chancen bringen.

Tatsächlich ist vor wenigenWochen

in China die erste solche Substanz auf

den Markt gekommen,wie der Physio-

loge Roland H.Wenger von der Univer-

sität Zürich sagt.Wie EPO werde das

neue Medikament bei Blutarmut in-

folge von Nierenkrankheiten eingesetzt.

«Anders als EPO, das gespritzt werden

muss, kann es aber als Pille eingenom-

men werden», erklärtWenger. Leider

seien solche Substanzen nicht nur für

Patienten attraktiv, sondern auch für

dopende Sportler. Erste Missbräuche

seien bereits publik geworden.

Die EU nimmt Kunstrasenplätze in den Fokus

Die Behörden prüfen ein Verbot von Plastikgranulat, weil die Teilch en die Umwelt verschmutzen

STEPHANIE LAHRTZ, MÜNCHEN

Strohhalme, Wattestäbchen oder Be-

steck aus Plastik hat die EU schon ver-

boten – stehen bald auchKunstrasen-

plätz e, genauer deren Plastikgranulat-

füllungen, auf dem Index? Noch wurde

zwarkeinVerbot von Plastikteilchen auf

Sportplätzen ausgesprochen, vielmehr

befinden sich die Behörden noch in der

Abklärungsphase. Dochbereits die Dis-

kussionen darüber lassen Sportvereine

um ihreTrainingsmöglichkeiten bangen,

manche mussten bereits auf den geplan-

ten neuenKunstrasenplatz verzichten.

Der Platzwart einer Münchner Be-

zirkssportanlage spricht sich klar für den

Kunstrasen aus.«Er ermöglicht uns viel

mehr Nutzung», sagt er. «Da können die

Spieler und Spielerinnen mehr Stunden

proTag und jedenTag drauf,der Platz

ist auch imWinter meistens benutzbar.

Und er macht mir viel weniger Arbeit»,

sagt er.

Dass Kunstrasen ökologisch gesehen

nicht ideal ist, darin sindsich Sport-

verbände und Umweltschützer durch-

aus einig. Ein Kunstrasen besteht aus

zweiKomponenten: künstlichen Plas-

tik-Grashalmen und einerFüllung aus

kleinem Plastikgranulat dazwischen.

Früher bestand dieses meist aus alten

Autoreifen, neuereAnlagen verwenden

künstlichenKautschuk mit Quarzsand,

mancherorts gibt es auch ausschliesslich

mit Sand verfüllte Plätze. DurchWind,

beimReinigen ebenso wie bei der Be-

nutzung, gelangen jedoch viele kleine

Plastikteilchen in die Umwelt,wobei un-

klar ist, wie viele genau.

Schmale Datenbasis

Eine 2018 veröff entlichte Studie des

Fraunhofer-Instituts Umsichtkam zum

Schluss, dass alleine in Deutschland pro

Jahrrund8000TonnenkleinePlastikteil-

chen von denKunstrasenplätzen emit-

tiert werden.Kunstrasen sei damit einer

der Top Five der Mikroplastikemitten-

ten in der Bundesrepublik,schrieben die

Studienautoren.Laut dem Institut be-

ruht diese Angabe allerdings auf ei ner

Vielzahl vonSchätzungen sowie einigen

älterenStudienausSchweden.Manhabe

nur vereinzelt Messungen auf deutschen

Plätzen durchgeführt und wisse auch

nicht, wie viele Plätze mit alten oder

neu en Granulatfüllungen beziehungs-

weise ganz ohne solche existierten.

Auch wenn die Datenbasis noch

nicht allzu breit ist, hat der Sportver-

ein im oberbayrischenTitting auf den

für diesen Sommer geplantenKunst-

rasenplatz verzichtet – wenn auch nicht

ganz freiwillig. Denn der Hauptsponsor,

eine örtlicheFamilienbrauerei, wollte

keinen Plastikrasen bezahlen. «Wir

engagieren uns für Umweltschutz und

versuchen, unser Bier so nachhaltig

wie möglich zu produzieren», erklärt

Mitinhaber Michael Gutmann. «Da

passte einKunstrasenplatz mit Granu-

lat nicht insKonzept.»Jetzt haben die

Tittinger Kicker einen neuen und ge-

sponserten Naturrasen. Anderswo ver-

zögert die Mikroplastikdebatte die Pla-

nungen. So muss ein Münchner Sport-

ve rein vorerst weiter auf den gewünsch-

ten neuenKunstrasenplatz warten. Die

Stadt München als Mitfinanzierer prüft

nun nochAlternativen.

«Nur wenn ein Platz mindestens 800

Stunden imJahr genutzt wird, istKunst-

rasen sinnvoll», sagt Eric Hardman von

der Firma Novoter, die Sportplätze an-

legt und betreut. Hardman war beim

KantonBasel-Stadt23Jahreverantwort-

lich für sämtliche Sportanlagen. «Unter

400 Stunden ist esreine Umweltver-

schmutzung.» Zudemreiche fast immer

ein unverfüllter Platz.Wenn man einen

modernen Naturrasen mit einer fach-

gerechten, wasserdurchlässigen Unter-

lage korrekt anlege und pflege, könne

man diesen auch 800 bis 900 Stunden

ganzjährigbespielen,meintHardman.In

der Schweiz gebe es 500 bis 700Kunst-

rasenplätze, die Hälfte davon sei aber

sinnlos. Zu bedenken sei auch, dass ein

Kunstrasenplatz insgesamt doppelt so

teuer sei wie einer mit Naturrasen.

Fast 500 Kommentare

Wieesnun europaweit mitKunstrasen-

plätzen weitergehen soll, wird gerade

von der Europäischen Chemikalien-

agentur (Echa) geprüft. Bis Ende Sep-

tember haben Einzelpersonen,Firmen,

NGO, Industrieverbände und nationale

Behörden insgesamt 477Kommentare

bei der Echa eingereicht, wie die Be-

hörde auf Anfrage mitteilte. Nun werde

man biskommenden Sommer prüfen,

ob man dasPlastikgranulat verbieten

werde und welcheAlternativen denkbar

seien, sagte ein Echa-Sprecher. Das be-

deute aber nicht, dassKunstrasenplätze

abgebaut werden müssten.

QUELLE: NOBELKOMITEE NZZ Visuals/efl.

Ein Sensorfür SauerstofflöstdenRettungsplan aus

Genug Sauerstoff

Im Normalfall ist genug Sauerstoff in der Zelle. Er bindet an HIF,dadurch kann ein weiteres

Molekül namens VHL andocken. In dieser Form wird HIF zerstört. Es kommt nicht in den Zellkern,

und so wird kein zusätzliches EPO hergestellt.

Zu wenig Sauerstoff

Fehlt Sauerstoff (O 2 )inder Zelle, sammelt sich das HIF-Molekül an und geht in den Zellkern, wo es

die Produktion von EPO und anderen Genen startet. Das führt zu weiteren Anpassungen im Körper.

Sauerstoff

HIF

Zelle

Gen

EPO

wirdhergestellt

HIF trit tinA ktion

OH HIF OH

VHL

HIF

HIF

HIF wi rd abgebaut,

kein zusätzlichesEPO

AP, EPA

Sir Peter Ratcliffe

University

of Oxford

William Kaelin

Harvard

Medical School

REUTERS

Gregg Semenza

Johns Hopkins

University