Zellen in der Niere sind Hauptlieferanten von Epo im menschlichen Körper, wobei das lebenswichtige Hormon Erythropoetin vor allem aus dem Doping bekannt ist.
Erythropoetin, kurz Epo, ist ein lebenswichtiges Hormon, das der Körper selbst herstellt. Nun konnte ein internationales Forschungsteam erstmals die wichtigsten natürlichen Hersteller von Epo im Körper identifizieren. Hauptverantwortlich für das Epo im Körper sind Norn-Zellen, eine Untergruppe von Nierenzellen. Diese neuen Erkenntnisse könnten der Grundstein für die Entwicklung neuer Therapien sein.
Wo Epo im Körper vorkommt
Epo (Erythropoietin) wird in den Nieren produziert und ist für die Regulierung der Produktion roter Blutkörperchen im Knochenmark verantwortlich ist. Das lebenswichtige Hormon schüttet der Körper bei Sauerstoffmangel aus. Es stimuliert dann die Bildung von roten Blutkörperchen, um den Sauerstofftransport im Blut zu verbessern.
Darüber hinaus konnte die Forschung auch feststellen, dass der Körper Epo auch in anderen Geweben und Organen, wie dem Gehirn und dem Herzen, produzieren kann. Möglicherweise hat Epo weitere Funktionen im Körper, die noch erforscht werden müssen.
Zellen in den Nieren, die Norn-Zellen, produzieren das Epo im Körper
Zellen benötigen für ihr Überleben Sauerstoff. Um diesen Bedarf zu decken, produziert unser Körper jede Sekunde etwa zwei bis drei Millionen Sauerstoff transportierende rote Blutkörperchen (Erythrozyten), was etwa einem Viertel aller im Körper produzierten Zellen entspricht. Das Hormon Erythropoetin steuert dieser Prozess. Wobei man Epo wohl eher als leistungssteigerndes Medikament aus dem Radsport und anderen Ausdauersportarten kennt.
Das körpereigene Erythropoetin wird hauptsächlich von den Nieren produziert. Es bindet sich an Vorläuferzellen im Knochenmark und fördert deren Vermehrung. Obwohl Epo schon vor Jahrzehnten entdeckt wurde, blieb die Identität der Nierenzellen, die das Hormon hauptsächlich im Körper produzieren, bis heute unbekannt.
Hauptproduzenten Norn-Zellen
Ein internationales Team mit Forschenden der Universität Zürich sowie aus Israel, Dänemark und Deutschland hat nun eine seltene Untergruppe von Nierenzellen als die Hauptproduzenten von Epo im menschlichen Körper identifiziert.
Die Norn-Zellen getauft und haben grosses medizinisches Potenzial. Denn über 10 Prozent der Bevölkerung leiden an chronischen Nierenerkrankungen, die häufig zu einer Beeinträchtigung der Epo-Produktion und damit zu Anämie führen und in schweren Fällen tödlich sein können.
«Diese Norn-Zellen werden es ermöglichen, besser zu verstehen, wie die derzeitigen Behandlungen funktionieren», sagt Roland Wenger, Professor am Institut für Physiologie der Universität Zürich. Er und sein Co-Letztautor Ido Amit, Professor am Weizmann Institute of Science in Israel, vergleichen die Entdeckung der Norn-Zellen mit der Entdeckung der insulinproduzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse und deren Auswirkungen auf Diabetes in den 1950er Jahren.
Identifizierung der Zellen endlich geklärt
Im Gegensatz zu Insulin und anderen wichtigen Proteinhormonen speichert der Körper aber Epo nicht in den Zellen und setzt es erst bei einem entsprechenden Stimulus frei. Hingegen produziert der Körper Epo als Reaktion auf Sauerstoffmangel neu und setzt das Hormon sofort frei.
«Die Produktion in Norn-Zellen steigt stark an und nimmt schnell wieder ab. Dies ist der Hauptgrund, warum die Identifizierung dieser Zellen so schwierig war», erklärt Roland Wenger. Er hat den Epo-Produktionsprozess seit 30 Jahren erforscht. Im Tiermodell, bei dem sich die Epo-produzierenden Zellen rot färben, konnte er den spezifischen Bereich in den Nieren eingrenzen, in dem sich die entsprechenden Zellen befinden. Durch die Anreicherungen dieser markierten Zellen konnte man ihr molekulares Muster entschlüsseln.
Grundstein für neue Therapien
Die Herausforderung bestand allerdings darin, diese Zellen auch im Menschen zu finden. Die Forschenden untersuchten dafür die Nieren von Opfern von Hausbränden, die mit einer Kohlenmonoxidvergiftung gestorben waren und eine starke Induktion der Epo-Produktion aufwiesen.
Anhand dieser Proben konnten sie die lange gesuchten Epo-produzierenden Norn-Zellen im Körper des Menschen ebenfalls identifizieren. Es zeigte sich, dass es sich um dieselben Zellen handelt, die man auch bei Mäusen finden konnte.
«Die Entdeckung eines neuen Zelltyps ist kein alltägliches Ereignis. Die Identifizierung der Norn-Zellen bietet die Möglichkeit, Techniken zu entwickeln, die diese Zellen dazu anregen, mehr Epo zu produzieren. Damit lässt sich die Erythrozytenmenge und Lebensqualtiät der Patienten verbessern, ohne künstliches Epo verabreichen zu müssen», erklärt Wenger. Die Norn-Zellen können also den Grundstein für die Entwicklung neuer Therapien legen.
Literatur:
Bjørt K. Kragesteen et al. The transcriptional and regulatory identity of erythropoietin producing cells. Nature Medicine, 27. April 2023. Doi: /10.1038/s41591-023-02314-7
