NOBELPREISGEWINNER

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1998 wurde gemeinsam an Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro und Ferid Murad „für ihre Entdeckungen  über  Stickstoffmonoxid als Signalmolekül im Herz-Kreislauf-System“ verliehen.

„Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1998“.

PRESSEMITTEILUNG

NOBELFÖRSAMLINGEN KAROLINSKA INSTITUTET
DIE NOBELVERZAMMLUNG AM KAROLINSKA INSTITUT

NOBELPRISEN

ZUSAMMENFASSUNG:

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein Gas, das Signale im Organismus überträgt. Die Signalübertragung durch ein von einer Zelle produziertes Gas, das Membranen durchdringt und die Funktion einer anderen Zelle reguliert, stellt ein völlig neues Prinzip der Signalübertragung in biologischen Systemen dar. Die Entdecker von NO als Signalmolekül werden mit dem diesjährigen Nobelpreis ausgezeichnet.

Der New Yorker Pharmakologe Robert F. Furchgott untersuchte die Wirkung von Medikamenten auf die Blutgefäße, kam aber oft zu widersprüchlichen Ergebnissen. Ein und dasselbe Medikament bewirkte manchmal eine Verengung und manchmal eine Erweiterung. Furchgott fragte sich, ob die Variation davon abhängen könnte, ob die Oberflächenzellen (das Endothel) der Blutgefäße intakt oder beschädigt waren.

1980 zeigte er in einem genialen Experiment, dass Acetylcholin Blutgefäße nur erweitert, wenn das Endothel intakt ist. Er schloss daraus, dass die Blutgefäße deshalb erweitert werden, weil die Endothelzellen ein unbekanntes Signalmolekül produzieren, das die glatten Muskelzellen der Gefäße entspannt. Er nannte dieses Signalmolekül EDRF, Endothel-abgeleiteter Relaxationsfaktor, und seine Ergebnisse führten zu einer Suche nach diesem Faktor.

Ferid Murad, Dr. med. und Pharmakologe in Houston, untersuchte, wie Nitroglyzerin und verwandte gefäßerweiternde Verbindungen wirken, und entdeckte 1977, dass sie Stickstoffmonoxid freisetzen, das glatte Muskelzellen entspannt. Er war fasziniert von der Idee, dass ein Gas wichtige Zellfunktionen regulieren könnte, und spekulierte, dass auch körpereigene Faktoren wie Hormone über NO wirken könnten. Es gab jedoch keine experimentellen Beweise für diese Idee.

Louis J. Ignarro, Pharmakologe in Los Angeles, war an der Erforschung der chemischen Natur von EDRF beteiligt. Er führte eine brillante Reihe von Analysen durch und kam 1986 zusammen mit und unabhängig von Robert Furchgott zu dem Schluss, dass EDRF mit NO identisch ist. Damit war das Problem gelöst und Furchgotts Endothelfaktor identifiziert.

Als Furchgott und Ignarro ihre Ergebnisse im Juli 1986 auf einer Konferenz vorstellten, löste dies eine Lawine von Forschungsaktivitäten in vielen Labors auf der ganzen Welt aus. Es war die erste Entdeckung, dass ein Gas als Signalmolekül in einem Organismus wirken 

Quelle:

• Robert F. Furchgott
• Louis J. Ignarro
• Ferid Murad

HINTERGRUND

STICKOXID SCHÜTZT DAS HERZ, STIMULIERT DAS GEHIRN, TÖTET BAKTERIEN USW.¹

Es war eine Sensation, dass dieser einfache, alltägliche Luftschadstoff, der bei der Verbrennung von Stickstoff z.B. in Autoabgasen entsteht, wichtige Funktionen im Organismus ausüben kann.

Besonders überraschend war, dass sich Stickstoffmonoxid (NO) von allen anderen bekannten Signalmolekülen unterscheidet und so instabil ist, dass es sich innerhalb von 10 Sekunden in Nitrat und Nitrit umwandelt. Man wusste, dass NO von Bakterien produziert wird, aber man hatte nicht erwartet, dass dieses einfache Molekül in höheren Lebewesen wie Säugetieren von Bedeutung ist.

Weitere Forschungen bestätigten schnell, dass NO ein Signalmolekül von zentraler Bedeutung für das Herz-Kreislauf-System ist und eine Reihe weiterer Funktionen hat. Heute weiß man, dass NO wie folgt wirkt:

• ein Signalmolekül im Nervensystem,
• als Waffe gegen Infektionen,
• als Regulator des Blutdrucks, und
• als wächter des Blutflusses zu verschiedenen Organen.

Stickstoffmonoxid (NO) kommt in den meisten Lebewesen vor und wird von vielen verschiedenen Zelltypen produziert.

1. Wenn NO von der innersten Zellschicht der Arterien, demEndothel,  produziert wird, diffundiert es schnell durch die Zellmembranen zu den darunter liegenden Muskelzellen. Deren Kontraktion wird durch NO unterdrückt, was zu einer Erweiterung der Arterien führt. Auf diese Weise reguliert NO den Blutdruck und die Blutverteilung. Außerdem verhindert es die Bildung von Thromben.
2. Wenn NO in Nervenzellen gebildet wird, breitet es sich schnell in alle Richtungen aus und aktiviert alle Zellen in der Nähe. Dadurch können viele Funktionen moduliert werden, vom Verhalten bis zur gastrointestinalen Motilität.
3. Wenn NO in weißen Blutkörperchen (z. B. Makrophagen) gebildet wird, werden große Mengen erreicht, die für eindringende Bakterien und Parasiten toxisch sind.

BEDEUTUNG FÜR DIE MEDIZIN HEUTE UND MORGEN¹

HERZ: Bei Atherosklerose ist die Fähigkeit des Endothels, NO zu produzieren, vermindert. NO kann jedoch durch Behandlung mit Nitroglyzerin zugeführt werden. Große Anstrengungen in der Wirkstoffforschung zielen derzeit darauf ab, auf der Basis der neuen Erkenntnisse über NO als Signalmolekül wirksamere und selektivere Herzmedikamente zu entwickeln.

SCHOCK: Bakterielle Infektionen können zu Sepsis und Kreislaufschock führen. Hier spielt NO eine schädliche Rolle. Weiße Blutkörperchen reagieren auf bakterielle Produkte, indem sie enorme Mengen an NO freisetzen, das die Blutgefäße erweitert. Der Blutdruck sinkt und der Patient kann bewusstlos werden. In dieser Situation können Inhibitoren der NO-Synthese in der Intensivtherapie hilfreich sein.

LUNGEN: Patienten auf der Intensivstation können mit der Inhalation von NO-Gas behandelt werden. Dies hat zu guten Ergebnissen geführt und sogar Leben gerettet. Zum Beispiel wurde NO-Gas eingesetzt, um gefährlich hohen Blutdruck in den Lungen von Säuglingen zu senken. Die Dosierung ist jedoch kritisch, da das Gas in hohen Konzentrationen giftig sein kann.

IMPOTENZ: NO kann die Erektion des Penis auslösen, indem es die Blutgefäße zu den erektilen Körpern erweitert. Diese Erkenntnis hat bereits zur Entwicklung neuer Medikamente gegen Impotenz geführt.

DIAGNOSTISCHE ANALYSEN: Entzündliche Erkrankungen können durch die Analyse der NO-Produktion z.B. in Lunge und Darm diagnostiziert werden. Dies wird zur Diagnose von Asthma, Colitis und anderen Krankheiten verwendet. NO ist wichtig für den Geruchssinn und unsere Fähigkeit, verschiedene Gerüche zu erkennen. Es kann sogar für unser Gedächtnis wichtig sein.

NITROGLYCERIN

Alfred Nobel erfand das Dynamit, ein Produkt, bei dem das explosive Nitroglyzerin durch Absorption in Kieselgur, einem porösen, an Kieselalgenschalen reichen Boden, gedämpft wird. Als Nobel ein Herzleiden erlitt, verschrieb ihm sein Arzt Nitroglyzerin.

Nobel weigerte sich, das Medikament einzunehmen, da er wusste, dass es Kopfschmerzen verursachte und nicht gegen Brustschmerzen helfen konnte. In einem Brief schrieb Nobel: "Es ist ironisch, dass ich jetzt von meinem Arzt angewiesen werde, Nitroglyzerin zu nehmen. Seit dem letzten Jahrhundert ist bekannt, dass der Sprengstoff Nitroglyzerin eine wohltuende Wirkung gegen Brustschmerzen hat. Es sollte jedoch 100 Jahre dauern, bis man herausfand, dass Nitroglyzerin durch die Freisetzung von NO-Gas wirkt.