Chaperone-Proteine können die Immunität und Langlebigkeit positiv beeinflussen
Der italienische Wissenschaftler Ferruccio Ritossa untersuchte erstmals 1962 die Hitzeschockreaktion in Drosophila (Fruchtfliege). Die Synthese dieser Proteine als Reaktion auf Hitzeschock nahm bei den Fliegen zu und deswegen nannte Ritossa die Proteine „Hitzeschockproteine“. Auch im Menschen spielen diese Moleküle eine wichtige Rolle bei der Gesundheit.
Was sind Hitzeschockproteine?
Hitzeschockproteine (HSPs) sind spezifische Proteine, die hergestellt werden, wenn Zellen kurzzeitig Temperaturen über ihrer normalen Wachstumstemperatur ausgesetzt werden. Die Synthese von HSPs ist ein universelles Phänomen, das bei allen untersuchten Pflanzen- und Tierarten einschließlich des Menschen auftritt. HSPs werden auch von prokaryotischen Zellen hergestellt, nämlich bakteriellen und archaischen. Da HSPs auch durch Oxidationsmittel, Toxine, Schwermetalle, freie Radikale, Viren und andere Stressfaktoren induziert werden können, werden sie manchmal als „Stressproteine“ bezeichnet.
Funktionen von Hitzeschockproteinen
Die meisten HSPs sind molekulare Chaperone, die normalerweise die Selbstorganisation neu synthetisierter Polypeptidketten von Proteinen zu einer nativen räumlichen Struktur, den Aufbau ihrer Komplexe und ihren Transport durch Membranen sowie ihre Beteiligung an der Signalübertragung fördern. Ein nicht letaler Temperaturanstieg über die physiologische Norm unterdrückt die Proteinsynthese in der Zelle, aktiviert den Hitzeschockfaktor (HSF) und verbessert die Transkription von Hitzeschockgenen.
Die Exposition gegenüber einer tödlichen Temperatur löst Apoptose oder den programmierten Zelltod aus. HSPs hemmen wiederum die Apoptose und verleihen den Zellen bei erneutem Stress thermische Stabilität. Auf diese Weise verhindern Chaperone die irreversible Aggregation ungefalteter Proteine und unterstützen die Wiederherstellung ihrer nativen Struktur und / oder den Abbau denaturierter Proteine.
Klassifizierung von Hitzeschockproteinen
Hitzeschockproteine werden anhand ihres Molekulargewichts, ihrer Struktur und ihrer Funktion in fünf Hauptfamilien eingeteilt. Dies sind HSP100, 90, 70, 60 und die kleinen HSP (sHSP) / a-Kristalline. Hitzeschockproteine oder Chaperone spielen eine wichtige Rolle bei den folgenden Prozessen:
- Faltung / Entfaltung von Proteinen.
- Zusammenbau von Multiproteinkomplexen.
- Steuerung des Zellzyklus und der Signalisierung.
- Schutz der Zellen vor Stress.
HSP bei neurodegenerativen Erkrankungen
Aufgrund der begrenzten therapeutischen Möglichkeiten sind neurodegenerative Erkrankungen eine Herausforderung für die Gesundheitsversorgung. Studien berichten, dass HSPs, HSP70 und HSP27 die Neuronen vor mehreren nachteiligen Zuständen schützen können. Frühere Studien haben auch berichtet, dass eine Überexpression von HSP70 das Fortschreiten der Parkinson-Krankheit und der Alzheimer-Krankheit verzögern kann. Daher könnte HSP70 ein potenzielles therapeutisches Ziel für neurodegenerative Erkrankungen sein.
HSP bei Krebs
HSP90 und andere Co-Chaperone sind für die Faltung von 200 Proteinen verantwortlich, die an verschiedenen Signalwegen beteiligt sind, und sie spielen auch eine Rolle bei der Rückfaltung denaturierter Proteine nach Stress. Mehrere Kinasen, einschließlich bestimmter Schlüsselelemente der malignen Transformation, werden bei Wechselwirkung mit HSP90 stabilisiert. Somit spielen HSP90-Proteine eine wichtige Rolle bei der Entwicklung, Proliferation und dem Überleben verschiedener Krebsarten, und bei der Hemmung von HSP90 werden mögliche Antikrebseffekte beobachtet.
HSP in der Reproduktion
Während der Keimzellenentwicklung wird die HSP-Produktion erhöht und sie gelten als die ersten Proteine, die zum Zeitpunkt des Embryonenwachstums produziert werden. Verschiedene Aspekte der Reproduktion werden durch das Vorhandensein oder Fehlen von HSP bei vielen Arten beeinflusst. Den verschiedenen Studien zufolge werden HSP kontinuierlich exprimiert und spielen in allen Stadien der Spermatogenese eine bedeutende Rolle.
HSP bei Transplantationen
HSPs sind an der Abstoßung von Allotransplantaten und der Autoimmunität beteiligt. Verschiedene HSPs, einschließlich HSP27, HSP60 und HSP70, werden in Nieren-Allotransplantaten exprimiert. Studien berichten, dass eine erhöhte Expression des HSP70-Gens und -Proteins mit der Abstoßung von Herz-Allotransplantaten verbunden ist.
HSP im Innenohr
Eine Schutzfunktion von HSPs im Innenohr wird durch zwei Arten von Studien vorgeschlagen. In einer Art von Studie werden die HSP-Werte durch eine anfängliche Belastung hochreguliert. Jede Vorbelastung führte zu einer signifikanten (30 dB) Verringerung des lärminduzierten Hörverlusts Eine zweite Art von Studie untersucht den Hitzeschockfaktor 1 (HSF1), einen Haupttranskriptionsfaktor für die HSPs, von dem gezeigt wurde, dass er im Innenohr vorhanden ist. Bei Mäusen ohne HSF1 besteht ein verringerter Schutz vor Lärm mit erhöhtem Hörverlust.
Saunieren als Teil verschiedener Kulturen
Das Saunabaden ist eine Form der Ganzkörperthermotherapie, die seit Tausenden von Jahren in vielen Teilen der Welt in verschiedenen Formen (Strahlungswärme, Schwitzhütten usw.) für hygienische, gesundheitliche, soziale und spirituelle Zwecke eingesetzt wird. Die moderne Saunanutzung umfasst die traditionelle finnische Sauna sowie das Hamam im türkischen Stil, das russische Banja und andere kulturelle Variationen, die sich durch den Baustil, die Heizquelle und die Luftfeuchtigkeit auszeichnen.
Traditionelle finnische Saunen sind die bislang am besten untersuchten und umfassen im Allgemeinen kurze Expositionen (5–20 Minuten) bei Temperaturen von 80 ° C – 100 ° C, mit trockener Luft (relative Luftfeuchtigkeit von 10% bis 20%), unterbrochen von Perioden erhöhter Luftfeuchtigkeit durch das Werfen von Wasser über erhitzte Felsen.
In den letzten zehn Jahren sind Infrarot-Saunakabinen immer beliebter geworden. Diese Saunen verwenden Infrarotstrahler mit unterschiedlichen Wellenlängen ohne Wasser oder zusätzliche Luftfeuchtigkeit und laufen im Allgemeinen bei niedrigeren Temperaturen (45–60 ° C) als finnische Saunen mit ähnlichen Expositionszeiten. Sowohl das traditionelle finnische als auch das Infrarot-Saunabaden können Rituale der Abkühlungsperioden und der Rehydratation mit oralen Flüssigkeiten vor, während und / oder nach dem Saunabaden beinhalten.
Der Gang in die Sauna fördert die Gesundheit durch HSP
Es gibt erhebliche Hinweise darauf, dass das Baden in der Sauna tiefgreifende physiologische Auswirkungen haben kann. Eine intensive kurzfristige Hitzeexposition erhöht die Hauttemperatur und die Körpertemperatur und aktiviert die thermoregulatorischen Bahnen über den Hypothalamus und das ZNS (Zentralnervensystem), was zur Aktivierung des autonomen Nervensystems führt.
Die Aktivierung des sympathischen Nervensystems, der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Hormon-Achse und des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems führt zu gut dokumentierten kardiovaskulären Effekten mit erhöhter Herzfrequenz, Hautdurchblutung, Herzzeitvolumen und Schwitzen. Der entstehende Schweiß verdunstet von der Hautoberfläche und erzeugt eine Kühlung, die die Temperaturhomöostase erleichtert.
Im Wesentlichen nutzt die Saunatherapie das thermoregulatorische Merkmal der Homöothermie, die physiologische Fähigkeit von Säugetieren und Vögeln, eine relativ konstante Körpertemperatur mit minimaler Abweichung von einem Sollwert aufrechtzuerhalten. Auf zellulärer Ebene führt die akute Ganzkörperthermotherapie (sowohl in feuchter als auch in trockener Form) zu diskreten Stoffwechselveränderungen, zu denen die Produktion von Hitzeschockproteinen gehört.
Fazit zum Thema Hitzeschockproteine und Sauna
Die Forschung zeigt, dass HSP durch einen Saunagang vermehrt im Körper entstehen. Diese helfen nachweislich gegen verschiedenste Krankheiten. Saunieren kann somit gesunden Menschen protektiv helfen und bereits erkrankten Personen Hilfestellung bei der Genesung sein.
