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pte20210604033 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Schweres Wasser bremst biologische Uhr

Bewegung von Zellen und deren Dynamik läuft unter speziellen Bedingungen nur in Zeitlupe ab


Zellen: leben deutlich länger in schwerem Wasser (Foto: pixabay.com, qimono)
Zellen: leben deutlich länger in schwerem Wasser (Foto: pixabay.com, qimono)

Leipzig (pte033/04.06.2021/12:30) - Zellen in schwerem Wasser verhalten sich bei gleicher Temperatur wie in Zeitlupe. Solche aus physikalischer Sicht bisher nur im Rahmen der Relativitätstheorie diskutierten Möglichkeiten haben Wissenschaftler der Universität Leipzig http://uni-leipzig.de nun genauer erforscht. "Wir konnten zeigen, dass sich die Zeit für Zellen beziehungsweise der Ablauf ihrer Dynamiken in Umgebungen mit schwerem Wasser deutlich verlangsamen lässt", so Experte Josef Alfons Käs.

Degeneration hinauszögern

Auf verschiedenen biologischen Ebenen haben die Experten gezeigt, dass die Bewegung von Zellen und ihre Dynamik nur noch in Zeitlupe ablaufen. Die Resultate der aktuellen Beobachtungen der in "Advanced Materials" veröffentlichten Studie bilden die Grundlage für ein Verfahren, um Zellen und Organe möglicherweise länger vor Degeneration schützen zu können, heißt es.

Die Forscher haben diesen Effekt mit einer Vielzahl komplementärer Methoden bestätigt und führen die Beobachtungen auf eine erhöhte Interaktion zwischen den Strukturproteinen zurück. "Schweres Wasser bildet ebenfalls Wasserstoffbrückenbindungen aus, welche jedoch stärker sind als in normalen wässrigen Umgebungen. Hierdurch scheinen Strukturproteine wie Aktin stärker untereinander zu interagieren und sich immer wieder kurzzeitig zu verkleben", ergänzt Käs' Kollege Jörg Schnauß.

Spenderorgane länger frisch

Den Leipziger Experten nach ist insbesondere spektakulär, dass die Effekte reversibel sind und Zellen wieder ihre nativen Eigenschaften zeigen, sobald sie in ein normales wässriges Medium transferiert werden. "Noch erstaunlicher ist, dass sich die Veränderungen wie bei einem passiven Material verhalten. Zellen sind jedoch höchst aktiv und fernab vom thermodynamischen Gleichgewicht. Verhalten sie sich wie ein passives Material, sind sie sonst eigentlich tot", ergänzt Käs.

Wie die Forscher zeigen konnten, ist dies jedoch in ihren Experimenten nicht der Fall. Sie hoffen nun, die neuen Erkenntnisse zu nutzen, um Zellen oder Gewebe länger vital zu halten. Sollte sich der Ansatz bestätigen, könnte schweres Wasser für längere Aufbewahrungszeiten, zum Beispiel während der Transplantation von Organen, genutzt werden.

(Ende)
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