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Physiologie: Tibetische Gene helfen in der Höhenluft

Rote BlutkörperchenLaden...
Die Angehörigen von Volksstämmmen, die seit vielen Generationen in der dünnen Luft von Hochlagen heimisch sind, haben sich auf den geringen Sauerstoffgehalt mit sehr unterschiedlichen physiologischen Anpassungen eingestellt. So verfügen zum Beispiel viele Indianer der südamerikanischen Anden stets über mehr rote Blutkörperchen als Tieflandbewohner, um die Atemgase im Kreislauf besser transportieren zu können – ganz ähnlich wie etwa Sportler nach einem Höhentrainingslager. Die Menschen des tibetischen Hochplateaus und manche afrikanischen Hochlandstämme nutzen dagegen andere physiologische und biochemische Tricks. Ein internationales Forscherteam hat nun die genetischen Grundlagen solcher Anpassungen näher untersucht.

Tibetern vereinfacht das Leben in großen Höhen unter anderem ihre Toleranz gegenüber geringeren Konzentrationen von Sauerstoff in arteriellem Blut; ihre Lungengefäße verengen sich bei Sauerstoffmangel kaum, und sie atmen insgesamt auch in Ruhe deutlich schneller. Der Gehalt von Hämoglobin im Blut ist dagegen nicht erhöht, sondern sogar niedriger als bei Durchschnittsmenschen aus niedrigen Lagen: Dies schützt die seit Jahrtausenden im Himalaja lebende Gruppe vor den auf Dauer gesundheitsbedrohenden Folgen einer zu hohen Hb-Konzentration. Wahrscheinlich spielt dabei eine größere Menge des gefäßerweiternden Signalmoleküls Stickstoffmonoxid (NO) ein Rolle: Dies könnte dafür sorgen, dass sich der Blutfluss auf die Bedingungen in Höhenlagen einspielt und mitsamt der schnelleren Atmung dort eine insgesamt bessere Versorgung der Zellen gewährleistet.

Die Wissenschaftler um Josef Prchal von der University of Utah haben nun das Erbgut von Tibetern nach den Genvarianten untersucht, die den Grundstein für diese typischen Anpassungen legen. Sie verglichen zu diesem Zweck Genvarianten der Hochlandbewohner mit denen von im benachbarten Tiefland heimischen Han-Chinesen sowie Japanern. Dabei fielen ihnen schließlich ein Handvoll typischer Genvarianten ins Auge. Vor allem zwei Varianten der Gene EGLN1 und PPARA tragen zu dem niedrigen Hämoglobingehalt der Tibeter auch in Höhenlagen bei: Die Produkte beider Gene sind Teil des raschen Reaktionsmechanismus, den unser Körper in zunehmend dünnerer Höhenluft einleitet. Eine auffällige Variante des Gens CAMK2D scheint dagegen die Ausschüttung von NO bei Tibetern anders zu regulieren als bei Tieflandbewohnern.

Die Forscher wollen nun die Funktion der Gene noch einmal genauer untersuchen, um weitere Einblicke in Anpassung der Physiologie an große Höhen zu erhalten. Sie hoffen, dass die dabei gewonnen Erkenntnisse dazu genutzt werden können, die noch größtenteils mysteriösen Ursachen verschiedener Höhenkrankheiten besser zu verstehen. (jo)
19. KW 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 19. KW 2010

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  • Quellen
Simonson, T.S. et al.: Genetic Evidence for High-Altitude Adaptation in Tibet. In Science 10.1126/science.1189406, 2010.

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