Redox-Stoffwechsel
Redox-Stoffwechsel
Created with biorender.com Angeborene Störungen des Redoxstoffwechsels stellen eine Gruppe komplexer metabolischer Erkrankungen dar, die entscheidende zelluläre Prozesse beeinträchtigen können. In unserem Labor erforschen wir systematisch diese Erkrankungen, um ihre Pathomechanismen besser zu verstehen und innovative Therapieansätze zu entwickeln.
Klassifikation der Redoxstoffwechselstörungen
Wie in der Abbildung dargestellt, unterscheiden wir zwischen zwei Hauptkategorien:
Primäre Redoxstoffwechselstörungen
Diese Erkrankungen entstehen durch genetische Defekte in primären Redoxstoffwechselwegen. Zu den wichtigsten Beispielen zählen:
- Glutathionsynthasedefizienz (GSS-Defizienz)
- Superoxiddismutase 1-Defizienz (SOD1-Defizienzsyndrom)
- Hämoxygenase-1-Defizienz
Bei diesen Erkrankungen ist der Redoxstoffwechsel direkt durch Mutationen in den entsprechenden Genen beeinträchtigt.
Sekundäre Redoxstoffwechselstörungen
Bei diesen Erkrankungen tritt die Störung des Redoxgleichgewichts als Folge eines zugrunde liegenden Defekts auf. Hierzu gehören:
- Mitochondriale Erkrankungen
- Organazidurien
- Störungen der Autophagie
- Störungen des Spurenelementstoffwechsels
Die reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), die in der Abbildung dargestellt sind, spielen eine zentrale Rolle in beiden Kategorien und können zu oxidativem Stress und Zellschädigung führen.
Unsere Forschungsansätze
Unsere Arbeitsgruppe nutzt modernste Methoden, um die komplexen Mechanismen dieser Störungen zu entschlüsseln:
- Innovative Zellkulturtechniken: Wir setzen genetisch codierte Redoxsensoren ein, die es uns ermöglichen, Veränderungen im Redoxstatus in Echtzeit zu beobachten und zu quantifizieren.
- Untersuchung von Signalwegen: Durch die Analyse komplexer Signalwege identifizieren wir kritische Knotenpunkte, die als potenzielle therapeutische Angriffspunkte dienen können.
- Translationale Forschung: Unsere Erkenntnisse aus Grundlagenforschung übersetzen wir in klinisch anwendbare Therapiestrategien, um direkte Lösungen für betroffene Patienten zu entwickeln.
Bedeutung für die Patienten
Unser Ziel ist es, durch das vertiefte Verständnis dieser Erkrankungen neue Behandlungsoptionen zu entwickeln. Die Identifizierung von Pathomechanismen ermöglicht uns, zielgerichtete Therapien zu konzipieren, die nicht nur die Symptome lindern, sondern auch die zugrundeliegenden Stoffwechselstörungen korrigieren können.
Die Erforschung des Redoxstoffwechsels hat weitreichende Bedeutung, da oxidativer Stress auch bei vielen anderen seltenen und häufigen Erkrankungen eine wichtige Rolle spielt. Unsere Forschungsergebnisse können daher potenziell zur Entwicklung von Behandlungsstrategien für ein breiteres Spektrum von Störungen beitragen.
Congenital disorders of glycosylation
Congenital Disorders of Glycosylation
Schematische Darstellung eines Glykans und mehrere Einfachzucker. Created with biorender.com Congenital Disorders of Glycosylation (CDG) sind seltene, erbliche Stoffwechselerkrankungen, die durch Defekte in der Glykosylierung von Proteinen und Lipiden gekennzeichnet sind. Diese multisystemischen Erkrankungen können sich durch Entwicklungsverzögerungen, neurologische Auffälligkeiten und Funktionsstörungen verschiedener Organe manifestieren.
Unser Forschungsansatz
Zelluläre Mechanismen der Fehlglykosylierung
Wir untersuchen, wie gestörte Glykosylierungsprozesse auf zellulärer Ebene zu den komplexen klinischen Bildern führen. Dabei analysieren wir die subzelluläre Lokalisation fehlglykosylierter Proteine und deren Auswirkungen auf zelluläre Signalwege.
Therapieentwicklung mit Einfachzuckern
Ein vielversprechender Ansatz ist die Supplementierung mit spezifischen Monosacchariden. Wir erforschen, welche CDG-Subtypen auf diese Therapie ansprechen könnten und optimieren Dosierungen und Verabreichungsformen.
Entschlüsselung der Pathomechanismen
Das Verständnis der grundlegenden Mechanismen ist entscheidend für die Entwicklung gezielter Therapien. Wir arbeiten an der Charakterisierung neuer CDG-Subtypen und der Erforschung funktioneller Konsequenzen spezifischer genetischer Varianten.
Unser Ziel ist es, durch die Kombination aus Grundlagenforschung und klinischer Arbeit neue diagnostische Methoden und Therapiestrategien zu entwickeln, um die Lebensqualität betroffener Patienten zu verbessern.
Neurometabolische Erkrankungen
Erforschung von Stoffwechselstörungen mit Auswirkungen auf das ZNS
Neben Redoxstoffwechselstörungen und CDG-Syndromen widmet sich unsere Arbeitsgruppe auch weiteren angeborenen Stoffwechselerkrankungen, die primär das zentrale Nervensystem betreffen. Das Gehirn als stoffwechselaktives Organ ist besonders anfällig für metabolische Störungen, was zu vielfältigen neurologischen Symptomen führen kann.
Das ZNS im Fokus
Bei neurometabolischen Erkrankungen steht die Beeinträchtigung der Hirnfunktion im Mittelpunkt. Trotz unterschiedlicher biochemischer Ursachen zeigen sich charakteristische klinische Gemeinsamkeiten:
- Progressive neurologische Symptome
- Entwicklungsverzögerungen
- Kognitive Beeinträchtigungen
- Epileptische Anfälle
- Bewegungsstörungen
Unser Forschungsansatz
In unserer Arbeit verfolgen wir einen neurozentrierten Ansatz:
Neurometabolische Signalwege
Wir untersuchen, wie gestörte Stoffwechselwege die Funktion neuronaler Netzwerke beeinflussen und zu pathologischen Veränderungen im Gehirn führen.
Fokus auf Pathomechanismen
Ein Kernaspekt unserer Forschung ist das Verständnis der grundlegenden Mechanismen, die zur neuronalen Dysfunktion bei Stoffwechselerkrankungen führen. Durch die Entschlüsselung dieser Pathomechanismen schaffen wir die Basis für zukünftige therapeutische Interventionen.
