Hitzestress kann schwere Schäden im Körper verursachen, einschließlich Störungen des Glukose-, Lipid- und Proteinstoffwechsels. Hitzeschockproteine schützen vor chronischem Stress, fördern die Regeneration, verbessern die Funktion der Stammzellen, schützen als „Proteinbodyguards“ vor Stress des endoplasmatischen reticulums (ER-Stress) und vor „Zytokinstürmen“!
Eine Vielzahl von physiologischen Belastungen und Krankheiten führen zu zellulären Proteinschäden und fehlerhaften Proteinstrukturen, was zu einer Veränderung des Zellverhaltens/Phänotyps und zu Dysfunktionen führt. Die Zelle hat eine Reihe von Schutzmechanismen entwickelt, um das funktionelle Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und das Überleben in Zeiten von Umweltstress und Krankheit zu sichern.
Einer der wichtigsten Mechanismen zum Schutz der Zelle ist die Bereitstellung einer Klasse von Hitzeschock- oder Stressproteinen (Hsps). Zur Funktion der HSP´s gehören der ordnungsgemäße auf und Abbau von Proteinen.
Zusätzlich zur Proteinqualitätskontrolle tragen Hitzeschock-Proteine wie HSP70 auch zur Senkung des Cortisol-Spiegels im Blut bei. Das geschieht, indem sie Glucocorticoid-Rezeptoren aktivieren, die wiederum die Synthese von Cortisol blockieren. Mit den Jahren sinkt die Hitzeschockantwort des menschlichen Körpers und die Fähigkeit zur Entspannung: Das Abschwächen dieser Antwort trägt zur Entwicklung von Erkrankungen bei, die mit Protein-Aggregation („-Verklumpung“) einhergehen, wie sie zum Beispiel bei Alzheimer beobachtet werden.
Sich Entspannen zu können ist lebenswichtig. Unser Körper reagiert auf biologischen, physikalischen, chemischen und psychologischen Stress mit der verstärkten Bildung von Hitzeschockproteinen: HSP70 gehören zur Hitzeschock-Protein-Familie HSP70/HSP90. Stress bringt die Zell-Homöostase aus dem Takt und Hitzeschock-Proteine sind wesentlich an Erkennungs-, Reparatur- und Beseitigungsprozessen denaturierter oder funktionslos gewordener Proteine beteiligt.
Das gilt auch für Schutz, Funktion und Bereitstellung von Stammzellen. Hitzeschockproteine interagieren mit Transkriptionsfaktoren („Genschaltern“) und Signalwegen, die die Differenzierung (spezifische Umwandlung) und die Proliferation (Vermehrung und Wachstum) von Stammzellen modulieren können, damit diese verschiedene Körpergewebe ersetzen und reparieren können. Stammzellen die aus gealterten Geweben/Organen stammen, zeigen eine beeinträchtigte Stressreaktion und weisen geringere Hitzeschock-Protein-Spiegel auf, was sich folglich auf das Verhalten der Stammzellen auswirkt. In Anbetracht der schlechten Überlebensrate transplantierter Stammzellen ist die Anhebung der zellulären Hitzeschock-Protein-Spiegel ein neuer vielversprechender Ansatz in der regenerativen Medizin zur Verbesserung der Stammzellbasierten Behandlung!
Hitzeschockproteine & Adulte Stammzellen – Bausteine einer Regenerativen Medizin
Die Stammzellentheorie des Alterns besagt, dass der Alterungsprozess das Ergebnis der Unfähigkeit verschiedener Arten von Stammzellen ist, das Gewebe eines Organismus weiterhin mit funktionalen differenzierten Zellen zu versorgen, die in der Lage sind, die ursprüngliche Funktion des Gewebes (oder Organs) aufrechtzuerhalten. Die Anhäufung von Schäden und Fehlern im genetischen Material ist immer ein Problem für Systeme, unabhängig vom Alter. Die Anzahl der Stammzellen ist bei jungen Menschen sehr viel höher als bei älteren Menschen, so dass bei jungen Menschen ein besserer und effizienterer Ersatzmechanismus besteht als bei alten Menschen.
Mit anderen Worten: Altern ist keine Frage der Zunahme von Schäden, sondern eine Frage des fehlenden Ersatzes aufgrund einer geringeren Anzahl von Stammzellen. Die Stammzellen nehmen zahlenmäßig ab und verlieren tendenziell die Fähigkeit, sich in benötigte „Ersatzzellen“ zu differenzieren. Hier kommen die sogenannten Hitzeschockproteine ins Spiel!
Adulte Stammzellen finden sich bei jedem Menschen in allen Geweben (Fett, Muskel, Haut, Knochenmark, Gehirn, Leber etc.) – wenn auch in sehr unterschiedlicher Häufung. Adult heißt soviel wie erwachsen und bedeutet, dass diese Zellen in jedem Lebensalter vorkommen. Stammzellen sind im menschlichen Körper für den Ersatz (Regeneration) geschädigter oder abgestorbener Zellen verantwortlich. Sie haben die Fähigkeit, sich zu allen im Körper vorkommenden spezifischen Zellen umzuwandeln.
Unter bestimmten Bedingungen können Adulte Stammzellen unterschiedliches Gewebe, wie z. B. Knorpel-, Muskel-, Lebergewebe usw. neu bilden. Diese einzigartige Fähigkeit zur Regeneration wird in der Medizin schon seit längerer Zeit therapeutisch genutzt.
Entsprechend wird dieser Zweig der Medizin auch als regenerative Medizin bezeichnet, um den Unterschied zur reparativen Medizin, bei der Gewebe nicht neu gebildet, sondern lediglich medikamentös oder operativ repariert wird, zu verdeutlichen.
Bei der Nutzung Adulter Stammzellen zur Reparatur setzt der Körper Prioritäten:
1.) Hirn
2.) Herz
3.) Leber
4.) andere Organe und Gewebe
Bei folgenden Indikationen werden Adulte Stammzellen bereits im deutschsprachigen Raum eingesetzt:
Wundheilungsstörungen bei Diabetes
Natürliche Brustvergrößerung
Arthrosebehandlung
Stammzelltherapien sind leider sehr kostenintensiv!
Die Eigenproduktion und Wirksamkeit Adulter Stammzellen kann natürlich gesteigert werden durch …
- Carnosin
- Polyphenole (insbes. aus Grünem Tee, Heidelbeeren und Sandorn)
- Vitamine A und D3
- Afa Algen
- Curcuma-Extract
- periodisches Fasten und die Aktivierung von Hitzeschock-Proteinen z.B. durch Wirkstformulierungen aus Borretschöl und Porphyral HSP®, einem patentierten Wirkstoff, der aus der Alge Porphyra umbilicalis gewonnen wird!
Das regenerative Potential von Rotalgen und Borretsch
Zu den schnellen und kurzfristigen Interventionsmöglichkeiten zur Förderung der Zellregeneration durch Aktivierung von Hitzeschockproteinen (z.B. bei Fieber, Hitzestress, emotionale Schocks k, Prellungen, Verstauchungen, Muskelüberlastung, nach chirurgische Eingriffe…). gehören Wirkstfformulierungen aus Borretschöl und Porphyral HSP®, einem patentierten Wirkstoff, der aus der Alge Porphyra umbilicalis gewonnen wird, welche u.a. auch wegen ihrer antioxidativen und reparierenden Wirkung auf die Zellen des Körpers verwendet wird. Die Rotalgen Grateloupia turuturu und Porphyra umbilicalis werden vor allem in Ostasien häufig als Nahrungsmittel verwendet, da sie wertvolle Nährstoffquellen darstellen.
Die Rotalge Porphyra (Porphyra umbilicalis) ist ein Organismus, der im flachen Wasser oder am Strand lebt, wo er extremer UV-Strahlung ausgesetzt ist. Die Porphyra umbilicalis produziert die stärksten UV-absorbierenden Substanzen in der Natur. Da diese an Küstengebieten (bzw. im Gezeitenbereich) starken Schwankungen in der physikalischen Umwelt ausgesetzt sind, verfügen sie über verschiedene Anti-Stress-Mechanismen. Dazu gehören auch Stressproteine, welche auch als Hitzeschock Proteine (HSPs) bezeichnet werden und von ihnen insbesondere bei Stresseinwirkung durch Temperatur und Sonneneinstrahlung aktiviert werden.
Ergebnisse aus Tieruntersuchungen deuten darauf hin, dass eine auf Porphyra umbilicalis basierende Narungsergänzung das Potenzial hat, die Entwicklung von prämalignen Hautläsionen zu blockieren, und weisen auf seine antigenotoxische Aktivität gegen DNA-Schäden durch das humane Papillomavirus Typ 16 hin. Porphyra umbilicalis wird häufig verzehrt und weist ein ausgewogenes Nährstoffprofil auf; sein Potenzial für die Chemoprävention von Krebs muss jedoch noch umfassend untersucht werden.
Hitzeschockproteine in der komplemetären Onkologie
Wahrscheinlich können Hitzeschockproteine wie HSP70, welches auch an der Stimulation von Immunzellen beteiligt ist, das Tumorwachstum verhindern oder verzögern. Die in der komplemetären Krebstherapie verwendete regionale Tiefenhyperthermie führt u.a. dazu, daß Krebzellen Hitzeschockproteine an ihrer Oberfläche exprimieren. Diese werden vom Abwehrsystem als körperfremd erkannt, so daß die Krebszellen vom Abwehrsystem zerstört werden können.
* für tumorinhibierenden Effekt waren T-Zellen und so genannte Antigen-präsentierende Zellen
https://www.scinexx.de/news/biowissen/hitzeschockproteine-bringen-tumoren-ins-schwitzen/
Meditation, Achtsamkeitstraining, Sauna und Thermalbad (aktivieren zusätzlich Hitzeschockproteine (!)*, welche auch durch einen speziellen 5-HMF-haltigen Spargelextrakt – ETAS – aktiviert werden können). 5-HMF ist ein starkes vitamin-C-ähnliches Antioxidans welches auch in vorkommend in Kaffee, Brotkruste, Apfelkraut, Honig, und in Pflaumensaft aus Trockenobst vorkommt. Vitamin D, Magnesium, die Aminosäuren Leucin, Glycin, Colostrum, Thymian- und Oreganoextrakt fördern die Funktion der Stamzellenschützenden Hitzeschockproteinen!
Theanin aus Grünem Tee kann zur Vorbeugung und Linderung von Hitzestress beitragen, indem es den Glukose-, Lipid- und Proteinstoffwechsel reguliert. Theanin sorgt für die verschieden. die Aufrechterhaltung eines normalen Nährstoffstoffstoffwechsels und die Verbesserung der Toleranz des Körpers gegenüber Hitzestress. L-Theanin erhöht den Glukose-, Albumin- und Gesamtproteingehalt im Serum und verringert den Gesamtcholesterin-, Triglycerid-, Low-Density-Lipoprotein-Cholesterin- und Harnstoff-Stickstoffgehalt im Serum, der durch Hitzestress induziert werden kann!
| Albumin Ein hoher Serum-Spiegel des immunmodulatorischen und antioxidativen Transportproteins Albumin geht mit einer reduzierten Mortalität (Sterblichkeitsrisiko) einher! Ist der Serumalbuminspiegel zu niedrig, können Nieren, Leber und andere lebenswichtige Organe nicht optimal arbeiten. Des Weiteren ist die Funktionsfähigkeit des Immunsystems und des Nervensystems eingeschränkt. Auch wenn bisher noch keine Klinischen Studien dazu durchgeführt wurden, scheint es doch plausibel zu sein, dass ein höherer Albuminspiegel förderlich für die Gesundheit sein kann. Menschen, deren Albuminspiegel unter 3,5 g/dl liegt, haben ein 20 Mal höheres Todesrisiko als Menschen mit einem Albuminspiegel von 5,0 g/dl! |
Hitzeschockproteine & Antioxidantien wirken auch einer krankhaften Versteifung des Herzmuskels bei Herzinfarkten oder chronischer Herzschwäche entgegen
Warum das Herz des Menschen nach Stress, etwa nach einem Herzinfarkt, dauerhaft an Pumpkraft verliert, fanden Mediziner der Ruhr-Universität Bochum heraus. Sie entdeckten bislang unbekannte Mechanismen, die die Elastizität des Proteins Titin und somit die Steife des Herzmuskels regulieren. Die Ergebnisse wurden von Prof. Dr. Wolfgang Linke und seinem Kollegenteam aus den USA und aus Düsseldorf in zwei Artikeln in den Zeitschriften „Cell“ und „Journal of Cell Biology“.beschrieben.
Herzversagen legt sensible Proteinbereiche im Titin frei. Titin ist das größte Protein im menschlichen Körper und verhält sich wie eine Feder, die die Muskelzelle spannt oder erschlaffen lässt. Die Federregion dieses Proteins besitzt bestimmte Proteineinheiten, die sogenannten Immunglobulin-Domänen, die wie an einer Perlenschnur aufgereiht sind. Unter Stressbedingungen, zum Beispiel bei akutem Herzversagen, wird diese Federregion übermäßig stark gedehnt – die Federregionen entfalten sich.
Dadurch werden Proteinbereiche offengelegt, die besonders anfällig für oxidative Schädigung sind. Das heißt, bestimmte Moleküle binden an die nun freigelegte Aminosäure Cystein, wodurch die entfalteten „Proteinfedern“ nicht zu ihrer ursprünglichen Struktur zurückkehren können. Dadurch sinkt die Steife der Herzwand, und Titin kann seine Aufgabe als mechanischer Spannungssensor in den Herzmuskelzellen nicht mehr vollständig erfüllen. Hierdurch wird die e Pumpleistung des Herzens eingeschränkt. Gesteigerter oxidativer Stress ist ein typisches Zeichen in der Entwicklung der Herzinsuffizienz!
In einer zweiten Arbeit konnten Linke und seine Kollegen zeigen, dass die Herzmuskelzellen auch Mechanismen besitzen, um die elastische Region des Titins vor Stresseffekten zu schützen. Stress bedeutet hier z.B. Überdehnung oder chemische Bedingungen, die für die Proteine schädlich sind, wie etwa giftige Stoffe, Freie Radikale oder ein gestörter Säure-Base-Haushalt.
Ohne Schutz klumpen „Proteinfedern“ (Immunglobulin-Domänen) unter solchen Stressbedingungen zusammen, was die Funktion des Proteins schädigt. Die Forscher zeigten jedoch, dass kleine Proteine zu den entfalteten Titinbereichen wandern und verhindern, dass die „Perlen“ der Federregion verklumpen. Das wirkt einer krankhaften Veränderung der Titinelastizität bei Herzinfarkten oder chronischer Herzschwäche entgegen. Bei den schützenden Proteinen handelt es sich um die Hitzeschockproteine alpha-B-Crystallin und HSP27.
Des Weiteren können auch körpereigene Antioxidantien wie Glutathion und Glutathionperoxidase die Proteinfedern des Titins schützen. Zur ausreichenden Produktion dieser Schutzstoffe benötigt der Körper u.a. die Aminosäure Cystein und das Spurenelement Selen. Diese können bei Bedarf besonders effektiv als N-Acetylcystein (NAC) und Selen-L-Methionin zugeführt werden.
Pfanzliche Antioxidantien wie z.B. das Bioflavonoid Quercetin sind wichtige „Vitamin-C-Verstärker“ und zeigten im Tierversuch ebenfalls herzschützende Effekte indem sie die Aktivität der Schutzenzyme Katalase- und Glutathionperoxidase in den Herzmuskeln von Ratten erhöhten. Des Weiteren bestehen z.B. auch positive Wechselwirkungen zwischen Glutathionperoxidase Vitamin E und Vitamin C beim Schutz der Herzmuskelzellen. Glutathionperoxidase ist z.B. auch in der Lage oxidiertes Vitamin E (bzw. α-Tocopherol) zu regenerieren, dessen herzschützenden Eigenschaften bereits nachgewiesen wurde.
Quellen:
Role of Heat Shock Proteins in Stem Cell Behavior https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4422174
- Alegre-Cebollada, P. Kosuri, D. Giganti, E. Eckels, J.A. Rivas-Pardo, N. Hamdani, C.M. Warren, R.J. Solaro, W.A.
Stem cells: past, present, and future
https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-019-1165-5
James Tyler Ph D: The Ultimate Power Of Stem Cell Nutrition Nutritional Supplements To Enhance Your Stem Cells
The Natural Wellness Group (1. Mai 2013) ISBN-13 : 978-0981020969
Wang Y, Chang CF, Chou J et al. Dietary supplementation with blueberries, spinach, or spirulina reduces ischemic brain damage. Exp Neurol. 2005 May;193(1):75-84.
Willis L, Bickford P, Zaman V, Moore A, Granholm AC. Blueberry extract enhances survival of intraocular hippocampal transplants. Cell Transplant. 2005;14(4):213-23.
Bickford PC, Tan J, Shytle RD, et al. Nutraceuticals synergistically promote proliferation of human stem cells. Stem Cells Dev. 2006 Feb;15(1):118-23.
- B. Franklin, A. M. Krueger-Naug, D. B. Clarke, A.-P. Arrigo & R. W. Currie (2005) The role of heat shock proteins Hsp70 and Hsp27 in cellular protection of the central nervous system, International Journal of Hyperthermia, 21:5, 379-392 https://doi.org/10.1080/02656730500069955
Curcumin promotes burn wound healing in mice by upregulating caveolin-1 in epidermal stem cells
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30461085/
Linke, J.M. Fernández (2014): S-glutathionylation of cryptic cysteines enhances titin elasticity by blocking protein folding, Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2014.01.056
- Kötter, A. Unger, N. Hamdani, P. Lang, M. Vorgerd, L. Nagel-Steger, W.A. Linke (2014): Human myocytes are protected from titin aggregation-induced stiffening by small heat shock proteins, The Journal of Cell Biology, DOI: 10.1083/jcb.201306077
Karsten Mydlak: Tierexperimentelle Untersuchungen zu antioxidativen Enzymen und Hitzeschockproteinen als endogene Schutzsysteme bei Herzinsuffizienz. Zur Erlangung des akademischen Grades Doctor medicinae (Dr. med.)
vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité der Humboldt-Universität zu Berlin / 16. September 2002
Rapid and selective mobilization of specific stem cell types after consumption of a polyphenol-rich extract from sea buckthorn berries (Hippophae) in healthy human subjects
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6368418/
Ito T. Isolation, Structural Elucidation, and Biological Evaluation of 5-Hydroxymethyl-2-furfural Derivative, Asfural, from Enzyme-Treated Asparagus Extract. J Agric Food Chem. 2013; 61: 9155?9159.
- Waki, S. Miyazaki, T. Miura, K. Uebaba, and T. Hisajima, “Effect of enzyme-treated asparagus (ETAS®) on the stress response substance in a clinical trial,” Clinical Nutrition, vol. 32, pp. S233–S234, 2013.
Ito T, Maeda T, Goto K, Miura T, Wakame K, Nishioka H, Sato A. Enzyme-treated asparagus extract promotes expression of heat shock protein and exerts antistress effects. J Food Sci. 2014 Mar;79(3):H413-9.
Dietary Supplementation with the Red Seaweed Porphyra umbilicalis Protects against DNA Damage and Pre-Malignant Dysplastic Skin Lesions in HPV-Transgenic Mice
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31671845/
Mycosporine-Like Amino Acids from Marine Resource
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7824388/
https://mibellebiochemistry.com/de/helioguardtm-365
Übergewicht beeinträchtigt die Bildung von Hitzeschockproteinen
Adipositas gilt als chronische Entzündungskrankheit, bei der die physiologischen Mechanismen, die für die Verringerung von Entzündungen verantwortlich sind, beeinträchtigt werden! Dies begünstigt geringgradige Entzündung im gesamten Körper. Eines der wichtigsten Stressreaktionssysteme, welches bei Fettleibigkeit in seiner Funktion gestört ist, ist die Bereitstellung der intrazellulären Hitzeschockproteine (iHSP) 70 und iHSP27. Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass die intrazellulären Expressionsniveaus von HSP70 und HSP27 eine wichtige Rolle bei der Pathogenese des Metabolische Syndroms spielen könnten.
Relationship Between Heat Shock Protein Expression and Obesity With and Without Metabolic Syndrome