Singulett-Sauerstoff: Wissenschaftliche Arbeiten

Singulett-Sauerstoff:
Wissenschaftliche Arbeiten und Ergebnisse über die Relaxationsenergie von Singulett-Sauerstoff

  • Hulten et al. (1999) konnten zeigen, dass menschliche Monozyten in Kultur nach Stimulation mit PMA bis zu 60 Prozent weniger reaktive Sauerstoffspezies bilden, wenn sie zuvor mit SOE (Singlet Oxygen Energy) behandelt wurden.
  • Lindgard et al. konnten 2003 mit Hilfe eines experimentellen Modell zeigen, dass Ratten-Skelettmuskeln unter Ischämie einen besseren Energiestatus hatten, wenn sie mit SOE (Singlet Oxygen Energy) behandelt wurden. Hochenergetische Phosphate (ATP) konnten nach fünfstündiger Ischämie unter dem Einfluss von SOE signifikant besser erhalten werden.
  • SOE (Singlet Oxygen Energy) verbessert signifikant das Überleben von Xeno-Herztransplantaten (von Hamster zur Ratte). Die Autoren (Lukes et al. 2005) vermuten, dass der Effekt durch eine Kombination aus verminderter Produktion reaktiver Sauerstoffspezies und einer verbesserten oxidativen Phosporylierung zustande kommt.
  • Orel et al (1997) berichten ebenfalls über Erfahrungen mit der SOE Therapie (Singlet Oxygen Energy) in der Behandlung verschiedener pathologischer Prozesse und der Reduktion von freien Radikalen. Es wurden sowohl die photochemisch sensibilisierte Luft als auch das entsprechende Trinkwasser verwendet (Artikel in russisch, daher nur Abstract vorliegen)

Produktion von Singulett-Sauerstoff im Organismus: Wissenschaftliche Arbeiten und Ergebnisse über die Produktion von Singulett-Sauerstoff im Organismus

  • Baier (2005) konnte in seiner Dissertation erstmals die Produktion von Singulett-Sauerstoff in lebenden Zellen nachweisen. Nach Anregung mit UVA-Licht (355 nm) konnte die aktive Sauerstoffspezies in HT29- und in NHEK-Zellsuspensionen nachgewiesen werden. Als besonders effektive physiologische Singulett-Sauerstoff- Produzenten erwiesen sich L-Phosphaditylcholin und Flavine, allen voran das einfach gebaute Flavin. Die Lebensdauer von Singulett-Sauerstoff in lebenden kultivierten Zellen lag im Bereich von 5 µs.
  • Auch Snyder et al. (2005) kommen in ihren Untersuchungen zu dem Ergebnis, dass Singulett-Sauerstoff in der Zelle (sowohl im Zytoplasma als auch im Zellkern) ein bis zwei Größenordnungen länger lebt als ursprünglich angenommen (ursprünglich dachte man 200ns, laut Gorman und Rodgers, 1992).
  • Klotz et al. (2003) und Klotz (2002) beschreiben, dass Singulett-Sauerstoff in menschlichen Organismus photochemisch oder chemisch (in einer „Dunkelreaktion“) gebildet werden kann, beispielsweise in Phagozyten.
  • Stief (2004) hält Chloraminefür die wesentlichen selektiven und stabilen physiologischen Produzenten von Singulett-Sauerstoff im Blut. Chloramine werden zusammen mit dem Oxidans HOCl von aktivierten polymorphkernigen Leukozyten produziert.
  • Auch Gillesen et al. (1999) betonen die Rolle der Chloramine, die an vielen biologischen Prozessen beteiligt sein sollen.

Funktionen von Singulett Sauerstoff im Organismus:
Wissenschaftliche Arbeiten und Ergebnisse über die Funktionen von Singulett-Sauerstoff im Organismus

  • Klotz et al. (2003) und Klotz (2002) betonen, dass Singulett-Sauerstoff nicht nur toxisch ist, sondern auch eine zelluläre Stressantwort auslösen kann, entweder durch Bildung positiver Regulatoren oder die Inaktivierung negativer. Schon 1997 wiesen Briviba et al. darauf hin, dass Singulett-Sauerstoff Signalkaskaden auslösen kann, z. B. die Aktivierung des Transkriptionsfaktors AP-2, von c-jun-N-terminalen Kinasen und des NK-kappa B-Systems.
  • Es gibt Hinweise darauf, dass Sauerstoff nur in seiner diamagnetischen Form, also in Form von Singulett-Sauerstoff an Hämoglobin binden kann. Zur Bindung des Sauerstoffs gibt es allerdings zwei “konkurrierende” Vorstellungen. Die eine stammt von Pauling, die andere von R. Weiss. Pauling vertritt die Ansicht, dass der Sauerstoff bei Erhalt der Oxidationsstufe +II des Eisens im Hämoglobin als Singulett-Sauerstoff gebunden wird. Gemäß Weiss kommt es hingegen bei der Bindung des Sauerstoffs zu einer Elektronenübertragung zwischen dem Eisen und dem Sauerstoff. Das Eisen wechselt dabei seine Oxidationsstufe nach +III, und aus dem Sauerstoff wird das einfach negativ geladene, radikalische Hyperoxid (engl.: superoxide). Man neigt heute dazu, dass die “Wahrheit” dazwischen liegt (Prof. Rehder, Organische Chemie Uni Hamburg, persönliche Mitteilung).
  • Snyder et al. (2005) weisen darauf hin, dass ihren Untersuchungen zufolge Singulett-Sauerstoff in der Zelle vornehmlich durch Interaktion mit dem Lösungsmittel deaktiviert wird (!!!), weniger durch Interaktionen mit zellulären Bestandteilen wie etwa Proteinen. Auch Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts Freiburg weisen darauf hin, dass Singulett-Sauerstoff in Anwesenheit von Wasser umgehend entgiftet wird.
  • Singulett-Sauerstoff ist das wesentliche Oxidanz beim respiratorischen (oxidativen) Burst der Neutrophilen, hat also eine wesentliche Funktion in der Abwehr von Bakterien und Krankheitserregern (Tatsuzawa et al. 1999). Früher glaubte man, dass beim respiratorischen Burst in Untersuchungen Superoxide-Radikale und Wasserstoffperoxid gebildet würden.
  • Kiryu et al. (1999) zeigen, dass Singulett-Sauerstoff in Neutrophilen unter physiologischen Bedingungen unter Beteiligung des Myeloperoxidase(MPO)-H2O2-Cl(-)-Systems gebildet wird. Zivkovic et al. (2005) konnten jüngst zeigen, dass Neutrophile mit ihrem respiratorischen Burst (mit Bildung von Singulett-Sauerstoff) in der frühen Phase der Tumorentwicklung Antitumoreffekte haben. Bei COPD-Patienten und asymptomatischen Rauchern ist der intrazelluläre respiratorische Burst der Blutleukozyten reduziert (Wehlin et al., 2005)
  • Singulett-Sauerstoff modifiziert wichtige Hämostasefaktoren im menschlichen Blut (Fibrinogen, Faktor V, Faktor VIII; Faktor X) und ist damit maßgeblich an der Regulation der Hämostase beteiligt (Stief et al., 2000, Stief, 2004). Chloramine scheinen dabei die wichtigsten physiologischen Produzenten von Singulett-Sauerstoff zu sein (Stief, 2004). In die gleiche Richtung weisen andere Ergebnisse der Arbeitsgruppe um Stief, die zeigen, dass Singulett-Sauerstoff Aggregate von Blutplättchen auflöst (Stief et al. 2001a) sowie die Agonist-induzierte P-Selektin-Expression und die Aggregation von Blutplättchen hemmt (Stief et al., 2001b). Stief stellte aufgrund dieser Daten die Hypothese auf, dass Singulett-Sauerstoff ein antiarteriosklerotisches Agens ist.
  • Garvin et al. (2003) beschreiben in einem Review, dass reaktive Sauerstoffspezies wie Singulett-Sauerstoff eine Bedeutung bei der Regulation des tubulären Transports in der Niere haben, was sich unmittelbar auf die Regulation der Salz und Wasserbalance auswirkt. Die Autoren betonen aber auch, dass es bislang wenige Informationen darüber gibt wo und wie diese Regulatoren entlang des Nephrons wirken.
  • Es konnte gezeigt werden, dass Singulett-Sauerstoff freies und gebundenes ?2-Makroglobulin (und damit den wesentlichen Breitspektrum-Proteaseinhibitoren) im Plasma inaktivieren kann (Stief et al., 2000). Die Autoren vermuten, dass Phagozyten HOCl- und Chloramine freisetzen, was wiederum zur Bildung großer Mengen an Singulett-Sauerstoff führt. Singulett-Sauerstoff kann somit dazu beitragen Proteasen zu aktivieren, z. B. am Ort einer Entzündung.
  • Gillesen et al. (1999) betonen, dass reaktive Sauerstoffspezies auch eine Reihe von physiologischen Funktionen haben wie die Aktivierung der zellulären Bildung von Zytokinen und Eicosanoiden, Leukotrien B4, Interleukin 8, TNF- á, die Aktivierung von Adhäsionsmolekülen (ICAM-1), die Arachidonsäureepoxidbildung, die Freisetzung von Peptidhormonen, die Regulation von Transkriptionsvorgängen im Zellkern und die Initiierung einer gesteigerten Antioxidanzien-Bildung (vor allem SOD).

Quellenangaben: Sauerstoff und Singulett-Sauerstoff

  • Singulett (=Singlet) -Sauerstoff 1O2 ist die biologisch relevante physikalisch angeregte Form des Sauerstoffmoleküls. Quelle: Prof. Erich F. Elstner, Der Sauerstoff, Biochemie, Biologie, Medizin, BI Wissenschaftsverlag, 1990
  • … das der Sauerstoff als ein für alle Aerobier lebensnotwendiges Element in seiner atmosphärischen Form sehr wenig reaktiv ist. Um mit anderen Biomolekülen zu reagieren, muss er deshalb erst aktiviert werden. Quelle: Prof. Erich F. Elstner, Sauerstoffabhängige Erkrankungen und Therapien, BI Wissenschaftsverlag, 1993
  • Die allgemeine Funktion von Membranen besteht darin, als Permeabilitätsbarriere für Zellen und Zellorganellen zu dienen…. Unter Zellmembranen verstehen wir dabei die bilamelläre Lipid-Protein-Doppelschicht, die alle Zellen kontinuierlich umgibt und als Hauptbarriere für den Stoffaustausch zwischen Zelle und Umgebung gilt. Quelle: Biophysik, Walter Hoppe, Springer-Verlag, 2. Auflage 1982, S 439; S 480
  • Die Energiebilanz einer Reaktion steht somit gleichwertig neben ihrer Stoffbilanz, wobei eine Reaktion freiwillig nur unter Energieabgabe verläuft. Gerade die Lebensprozesse sind ohne einen Einblick in die Energetik der beteiligten Reaktionen nicht zu verstehen. Quelle: Chemie für Mediziner, A. Zeeck, Urban Verlag, 4. Auflage 2000, S 74