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  • Helmholtz Zentrum München
  • 30.10.23

Ein neuer Regulator von Ferroptose: Farnesoid X Rezeptor

Eine wesentliche Voraussetzung für die Behandlung von degenerativen Erkrankungen und bestimmten Krebsarten ist ein besseres Verständnis von Ferroptose. Forschende unter der Leitung von Dr. Kamyar Hadian von Helmholtz Munich haben herausgefunden, dass der Farnesoid X Rezeptor (FXR), welcher durch Gallensäure aktiviert wird, eine Schlüsselkomponente im Ferroptoseprozess ist und damit einen möglichen therapeutischen Ansatz für die Behandlung von Krankheiten bietet.

Der Zelltod spielt eine essenzielle Rolle für die Funktionsweise nahezu aller vielzelligen Organismen. Er trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts in Geweben bei, indem beschädigte oder fehlerhafte Zellen eliminiert werden. Es gibt eine Reihe verschiedener regulierter Prozesse für den Zelltod: ein Beispiel ist die Ferroptose. Durch eisenabhängige oxidative Schäden an zellulären Lipiden, die ein wesentlicher Bestandteil von Zellmembranen sind, werden diese abgebaut, wodurch die Zelle schließlich abstirbt. Ferroptose tritt in einer Reihe von degenerativen Erkrankungen auf, einschließlich Neurodegeneration, akuter Nieren- und Leberschädigung und vielen anderen. Darüber hinaus ist bereits bekannt, dass mehrere Krebsarten anfällig für einen Zelltod mittels Ferroptose sind. Daher ist ein vertieftes Verständnis der molekularen Mechanismen von Ferroptose entscheidend, um spezifische Zielstrukturen für eine gezielte Therapie zu identifizieren. Obwohl in der vergangenen Dekade erhebliche Fortschritte bei der Erforschung der Mechanismen zur Induktion oder Hemmung der Ferroptose erzielt wurden, bleiben viele regulatorische Einzelheiten noch unentdeckt.

Farnesoid X Receptor Aktivierung durch Gallensäure verhindert den Zelltod durch Ferroptose

Ein Team von Forschenden um Dr. Kamyar Hadian aus der Abteilung Signaling und Translation von Helmholtz Munich identifizierte neue regulatorische Komponenten Im Ferroptoseprozess. Die Wissenschaftler:innen behandelten Zellen mit tausenden verschiedenen Wirkstoffen und analysierten anschließend, wie viele der Zellen noch leben. So konnten Signalwege und Regulatoren identifiziert werden, die im Zusammenhang mit Ferroptose stehen. Der Farnesoid X Receptor (FXR) im Zellkern hat sich als ein wirksamer negativer Regulator der Lipidperoxidation und somit auch von Ferroptose erwiesen. Der FXR ist hauptsächlich in der Leber, Niere und im Dünndarm zu finden und wird durch Gallensäure aktiviert. In der neuen Studie aus dem Fachjournal Nature Communications wird deutlich, dass der FXR ein zentraler Regulator der Ferroptose ist. Er steigert die Proteinkonzentration von entscheidenden Schlüsselregulatoren der Ferroptose wodurch effektiv die Lipidperoxidation und die Ferroptose unterbunden wird. Schlussfolgernd kann die Aktivierung des FXR durch Gallensäuren oder spezifische kleine Moleküle Zellen vor Zelltod durch Ferroptose bewahren.

Die Erkenntnisse legen nahe, dass der FXR in Organen und Geweben, die üblicherweise einer erhöhten Belastung durch Toxine oder Arzneimittelmetaboliten ausgesetzt sind, verstärkt aktiviert wird, um die Zellen vor dem ferroptotischen Zelltod zu schützen. Zukünftige Studien könnten innovative Wirkstoffe zur Prävention des Zelltods durch Ferroptose bei degenerativen Erkrankungen wie akuter Nieren- oder Leberschädigung evaluieren. Zusätzlich offenbart diese Studie eine unerwartete neue Funktion für Gallensäuren als Hemmstoffe der Lipidperoxidation und der Ferroptose.

Originalpublikation

Tschuck et. al (2023): Farnesoid X Receptor activation by bile acids suppresses lipid peroxidation and ferroptosis. Nature Communications. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-42702-8

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  • Helmholtz Zentrum München
  • 07.06.23

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