Presseinformation der LMU München vom 12.10.2012

Bei Arthrose und anderen Leiden ist die Gelbwurzel seit Jahrtausenden als Heilmittel bekannt. Sie enthält einen Wirkstoff, der Entzündungen hemmt und auch der Bildung von Metastasen vorbeugen kann, wie neue Ergebnisse nun zeigen.

Prostatakarzinom ist eine der häufigsten Krebsarten in der westlichen Welt, die oft aber erst diagnostiziert wird, wenn sich schon weitere Tumoren in anderen Organen gebildet haben. Drei Prozent der Patienten sterben an diesen Metastasen. Ein Forscherteam um die LMU-Privatdozentin Dr. Beatrice Bachmeier hat einen Wirkstoff untersucht, der die Bildung von Tochtergeschwulsten hemmt. Er stammt aus der Gelbwurzel, die seit Jahrtausenden als Heilmittel bekannt ist – und in Currys verwendet wird.

Bachmeiers Team fokussierte sich auf den aus der Gelbwurzel gewonnenen Pflanzenstoff Curcumin. Dieses natürliche Polyphenol ist sehr gut verträglich und wäre potenziell geeignet für den Einsatz sowohl zur primären Tumorprävention, also bevor ein Tumor entsteht, als auch zur sekundären Tumorprävention in einem bereits fortgeschrittenem Tumorstadium: Bachmeier gelang in einer vorangegangenen Arbeit der Nachweis, dass die Substanz bei fortgeschrittenem Brustkrebs die Bildung von Metastasen verhindert.

Krebszellen entschärfen

In der aktuellen Studie ging es darum die Wirksamkeit von Curcumin zur Prävention von Prostatakarzinom-Metastasen zu testen und den zugrundeliegenden Wirkmechanismus zu entschlüsseln. In einem ersten Schritt untersuchte das Team, welche molekularen Prozesse bei Prostatakrebs auftreten, und welche Stoffe dabei in den Tumorzellen gebildet werden. Bei Tumoren die mit chronisch-latenten Entzündungen assoziiert sind, wie das Prostatakarzinom oder das Mammakarzinom, werden oft bestimmte Immunfaktoren, etwa die Zytokine CXCL1 und CXCL2, gebildet.

Den Forschern gelang erstmals der Nachweis, dass Curcumin die Synthese dieser Proteine gezielt hemmt. Das führt letztlich – wie auch im Mausmodell gezeigt – zur verminderten Bildung von Metastasen. „In den Krebszellen wurden dank der Wirkung des Curcumins weniger Zytokine gebildet, die das Wachstum von Metastasen begünstigen“, so Bachmeier. „Als Konsequenz davon war die Entstehung von Tochtergeschwulsten in der Lunge der Tiere sowohl beim Mammakarzinom, wie auch in der akutellen Studie gezeigt, beim Prostatakarzinom, statistisch signifikant gehemmt.“

Gute Verträglichkeit

Bachmeier schließt daraus, dass sich Curcumin etwa bei Brust- und Prostatakrebs zur Chemoprävention von Tumoren und Metastasen eignen könnte, weil diese Tumorarten oft mit einer chronisch-latenten Entzündung assoziiert sind. „Das bedeutet aber nicht, dass diese Substanz die gängigen Therapiestrategien ersetzen sollte“, betont die Wissenschaftlerin. „Vielmehr ist denkbar, Curcumin einzusetzen, bevor ein Tumor diagnostiziert wurde – oder aber um die Bildung und Ausbreitung von Metastasen zu verhindern. Dabei ist uns die gute Verträglichkeit sehr wichtig, weil wir die Einnahme von Curcumin dann auch einer gesunden Bevölkerungsgruppe mit erhöhtem Risiko für Tumoren empfehlen möchten.“

Curcumin ist auch in Dosierungen von bis zu acht Gramm pro Tag relativ unbedenklich: Seit Jahrtausenden wird es unter anderem wegen seiner entzündungshemmenden Wirkung bei einer Vielzahl von Leiden eingesetzt. Für eine Behandlung kämen etwa Männer mit benigner Prostatahyperblasie (BPH), die oft im Verlauf zu Prostatakrebs führt, in Frage. Das gilt auch für Frauen mit familiär hohem Brustkrebsrisiko. Denkbar ist zudem ein Einsatz des Wirkstoffs in Begleitung zu bestimmten Krebstherapien. In allen Fällen aber muss die Substanz vor einer Verwendung kontrollierte klinische Tests durchlaufen, wie sie Bachmeier nun an Patienten mit therapieresistentem Prostatakarzinom plant. (bedo / suwe)

Publikation:
Carcinogenesis online, 5. Oktober 2012

Externer Link: www.uni-muenchen.de

Presseaussendung der TU Wien vom 08.10.2012

An der TU Wien konnte nun geklärt werden, wovon die nötige Betriebstemperatur von Auto-Katalysatoren abhängt.

Auto-Abgaskatalysatoren arbeiten schlecht, solange sie noch nicht aufgewärmt sind. Winzige Metallpartikel in einem Abgaskatalysator brauchen eine Mindesttemperatur, um effizient zu funktionieren. An der TU Wien konnten mit einer neuen Messmethode nun viele unterschiedliche Typen dieser Partikel gleichzeitig untersucht werden. Damit sind nun erstmals verlässliche Aussagen darüber möglich, wovon die Effizienz der Abgaskatalysatoren genau abhängt.

Niedrige Zündungs-Temperatur gesucht

„Einen großen Teil der Schadstoffemissionen verursacht ein Motor gleich nach dem Start, während der Katalysator noch kalt ist“, erklärt Prof. Günther Rupprechter vom Institut für Materialchemie der TU Wien. „Erst wenn eine bestimmte Temperatur überschritten wird, kommt es zur sogenannten katalytischen Zündung, und der Katalysator funktioniert mit hoher Effizienz.“ Um diese kritische Temperatur möglichst rasch zu erreichen, wurden bereits komplizierte und teuere Katalysator-Heizungen entwickelt. Energie- und kostensparender wäre es freilich, einen Katalysator zu bauen, der bereits bei möglichst niedrigen Temperaturen gut funktioniert.

Gerade oder schräg? Auf den Winkel kommt es an

Die kritische Temperatur, die der Katalysator erreichen muss, hängt vom verwendeten Material ab: besonders oft werden bei Abgaskatalysatoren die Edelmetalle Platin und Palladium verwendet. Wichtig ist aber auch, welche kristallographische Orientierung die Oberflächen der winzigen Metall-Körnchen haben. Kristalle kann man in unterschiedlichen ganz bestimmten Richtungen schneiden – das kennt man von geschliffenen Edelsteinen. Auch natürlich gewachsene Kristalle bilden die Oberflächen in verschiedenen Richtungen aus, und die Orientierung dieser Oberflächen bestimmt das chemische Verhalten. „Es zeigt sich, dass Oberflächen mit unterschiedlichen kristallographischen Richtungen bei unterschiedlich hohe Temperaturen für die katalytische Zündung benötigen“, erklärt Assoc. Prof. Yuri Suchorski, der mit Prof. Rupprechter zusammenarbeitet.

Viele Messungen in einem Experiment

Diesen Effekt im Detail zu untersuchen, war bisher kaum möglich: Ein Katalysator ist aus unzähligen winzigen Körnchen aufgebaut. „Bis jetzt konnte man nur die überlagerte Aktivität all dieser unterschiedlich orientierten Körnchen messen“, sagt Rupprechter. Ihm und seinem Team gelang es nun allerdings mit einem Photoemissions-Elektronenmikroskop, das auf Einsteins berühmtem „Photoeffekt“ basiert, die Zündungs-Temperaturen der einzelnen Metall-Körnchen während der laufenden Reaktion  individuell zu analysieren. Verwendet wurde eine Folie, auf der viele winzige Kristalle – mit einem Durchmesser von nur etwa 100 Mikrometern – dicht nebeneinander angeordnet sind. Ihre Richtungen sind zufällig verteilt, man kann daher verschiedene Varianten von Kristallen bei einem einzigen Experiment untersuchen.

Unter dem Mikroskop wurde die Temperatur der Folie langsam erhöht – und tatsächlich zeigte sich, dass die katalytische Zündung je nach Orientierungsrichtung bei unterschiedlichen Temperaturen stattfand. „Wichtig ist für uns, unterschiedliche Kristallkörner dicht nebeneinander während eines einzigen Versuchs bei exakt gleichen Bedingungen untersuchen zu können“, erklären die Forscher. „Bei mehreren Versuchen hintereinander könnte man die äußeren Bedingungen niemals so perfekt reproduzieren, dass die einzelnen Messungen direkt vergleichbar wären.“

Mit den neuen Erkenntnissen kann nun gezielt nach Herstellungsverfahren für Katalysatoren mit niedrigerer Zündungs-Temperatur gesucht werden. „Wir wissen nun, dass Palladium besser funktioniert als Platin, und wir wissen, welche kristallographische Richtung die niedrigste Zündungs-Temperatur verspricht“, sagt Günther Rupprechter. Nun soll es gelingen, diese Erkenntnisse auch technologisch umzusetzen, um Katalysatoren zu bauen, die im Auto nach dem Start möglichst rasch ihre Wirkung entfalten. (Florian Aigner)

Originalpublikation:
D. Vogel, Ch. Spiel, Y. Suchorski, A. Trinchero, R. Schlögl, Henrik Grönbeck, G. Rupprechter, „Local light-off in catalytic CO oxidation on low-index Pt and Pd surfaces: a combined PEEM, MS and DFT study“, Angewandte Chemie International Edition, 51 (2012) 10041-10044.

Externer Link: www.tuwien.ac.at