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Gen als Fressregulator

Klassische Medizin

Gen SRC-1 kontrolliert Essverhalten stark

Wissenschaftler finden Einfluss auf Appetit, bei Schädigung Gefahr von Übergewicht

Houston (pte004/15.04.2019/06:15) – Das Gen SRC-1 reguliert den Appetit von Menschen und beeinflusst so das Körpergewicht. SRC-1 spielt vor allem im Hypothalamus eine Rolle. Wenn es fehlt, kennen Menschen kein Sättigungsgefühl und essen zu viel. Zu dieser Erkenntnis gelangt eine Studie des Baylor College of Medicine .

„SRC-1 ist ein klassisches Gen, das die Kontrolle über das Essverhalten bestimmt“, bestätigt Heinrich von Grünigen, Präsident der Schweizerischen Adipositas-Stiftung, im Gespräch mit pressetext. Dem Adipositas-Experten zufolge gibt es rund 40 verschiedene Hormone und Enzyme, die die Nahrungsaufnahme regulieren. Wenn nur eine oder zwei von diesen Hormonen geschädigt sind, würde dadurch das Sättigungsgefühl vermindert. Ohne Sättigungsgefühl könne man immer weiter essen und wisse nicht, wann es genug ist.

Tests an Mäusen im Labor

Laut Koautor Yong Xu war bisher nicht bekannt, wie das Gen die Körpergewichtskontrolle beeinflusst. In einem Test hat sich herausgestellt, dass SCR-1 Einfluss auf den Hypothalamus von Mäusen hat. Diese Gehirnregion wird mit dem Appetit in Verbindung gebracht. Mäuse, denen das Gen fehlte, aßen mehr und nahmen an Gewicht zu. Die Studie hat sich auch damit beschäftigt, ob SRC-1 auch das Körpergewicht von Menschen beeinflusst. Das Team hat bei schwer übergewichtigen Kindern 15 seltene genetische Varianten von SRC-1 gefunden, die dessen Funktion stören. Mäuse, die durch gentechnische Veränderung diese Varianten erhielten, neigten zu unkontrolliertem Essverhalten und Gewichtszunahme.

Nicht mit Zustand abfinden

Von Grünigen stimmt der Studie zu und sieht einen klaren Zusammenhang zwischen SRC-1 und dem Körpergewicht. Jedoch sei die Häufigkeit von Schädigungen dieses Gens eher gering, nur 1,5 bis zwei Prozent der von Adipositas Betroffenen leiden darunter. Von Grünigen warnt davor, Übergewicht ausschließlich auf Gendefekte zu schieben. „Das befreit die von Übergewicht Betroffenen von dem Vorwurf, sie wären selber schuld. Dies kann aber leider dazu führen, dass sie sich mit ihrem Zustand abfinden und komplett die Kontrolle über ihr Essverhalten verlieren“, gibt der Experte zu bedenken.

Umweltschutz: Plastik Irritiert auch Wasserflöhe

Erde, Klima, Umweltschutz

Bayreuther Wissenschaftler sehen natürlichen Schutz vor Fressfeinden nicht länger gegeben

Bayreuth (pte023/15.04.2019/10:30) – Plastikmüll beeinträchtigt die Kommunikation von im Wasser lebenden Organismen massiv. Denn hierzu eigentlich notwendigen Botenstoffe reichern sich an der Oberfläche von Plastikteilchen an und können dadurch ihre ökologischen Funktionen nicht mehr erfüllen. Dies zeigen Wissenschaftler der Universität Bayreuth http://uni-bayreuth.de am Beispiel von Wasserflöhen der Gattung Daphnia. Details wurden in „Scientific Reports“ publiziert.

Keine „Kopfhaube“ mehr

Den Wissenschaftlern zufolge bilden die winzigen Tiere Verteidigungsstrukturen aus, wenn Botenstoffe ihnen signalisieren, dass sie von Fressfeinden bedroht sind. Die Verteidigungen sind jedoch deutlich schwächer ausgebildet, sobald sich Plastikmüll im Wasser befindet. „Wir haben an einem Fallbeispiel nachgewiesen, welche potenziellen Risiken die bloße Anwesenheit von Plastikmüll in Ökosystemen hat“, erklärt Forschungskoordinator Christian Laforsch.

Von den kleinen im Plankton lebenden Krebsen ist bekannt, dass sie sich vor Fressfeinden durch vergrößerte körpereigene Strukturen schützen: Beispielsweise entwickelt die Art Daphnia longicephala eine große „Kopfhaube“ und einen langen Stachel. Dadurch sind sie vor Angriffen ihrer Fressfeinde, in diesem Fall Wasserwanzen, geschützt. Botenstoffe, sogenannte Kairomone, bewirken, dass sich diese Strukturen ausbilden. Sie werden von natürlichen Fressfeinden im Wasser abgegeben und signalisieren den Daphnien die Anwesenheit der Räuber.

Geringere Gefahr signalisiert

Die Bayreuther Biologen haben untersucht, wie es um dieses körpereigene Verteidigungssystem bestellt ist, falls sich in der Umwelt der Wasserflöhe auch Plastikpartikel befinden. Für diese Tests haben sie zwei Kunststoffsorten ausgewählt, die besonders häufig in Gewässern gefunden werden. In den Versuchsansätzen, in denen Plastikpartikel im Wasser waren, wurden die der Verteidigung dienenden Strukturen deutlich schwächer ausgebildet.

„Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Kairomone zu einem erheblichen Teil an den Plastikpartikeln anlagern – ein Vorgang, der als Adsorption bezeichnet wird. Dadurch können sie im Wasser nicht mehr detektiert werden, so dass den Wasserflöhen fälschlicherweise eine geringere Gefahr signalisiert wird“, sagt der Erstautor der Studie, Benjamin Trotter, Doktorand an der Universität Bayreuth.

Die Folgen für die Tiere sind verheerend: Die Wasserflöhe unterschätzen die Gefahren, die ihnen von natürlichen Fressfeinden drohen, entwickeln keine ausreichende Abwehr und fallen daher ihren Fressfeinden häufiger zum Opfer. Eine derartige Fehlanpassung, bedingt durch das bloße Vorkommen von Plastik in der Umwelt, könnte das gesamte Nahrungsnetz beeinflussen und somit Auswirkungen auf das entsprechende Ökosystem haben.

Daten unter Wasser problemlos übertragbar

Computer, TV, Medien

US-Forscher entwickeln neuartige Spezialantenne für Kommunikation mit extrem langen Wellen

Menlo Park (pte002/15.04.2019/06:05) – Ein Mobilfunkgerät, das die Kommunikation unter Wasser und mit Partnern in großen Tiefen ermöglicht, wird derzeit am SLAC National Accelerator Laboratory http://slac.stanford.edu entwickelt. Das Forschungszentrum gehört zum US-Energieministerium. Das Gerät ist so klein, dass es in die Hemdtasche passt. Es emittiert extrem niederfrequente elektromagnetische Wellen (VLF) mit Wellenlängen von bis zu hunderten Kilometern. Diese kommen überall durch, selbst durch Felsen, an denen die heute genutzten Wellenlängen hängenbleiben.

Antennengröße geschrumpft

Derartige Wellen lassen sich bereits erzeugen, doch die benötigte Sendeantenne ist extrem groß. Die Antenne, die die US-Forscher entwickelt haben, ist dagegen nur zehn Zentimeter lang. Geräte, die damit ausgestattet sind, könnten bei Rettungseinsätzen und bei Kampfhandlungen die Verständigung erleichtern. „Unser Gerät ist 100 Mal effektiver als bisher genutzte kompakte VLF-Geräte“, sagt Projektleiter Mark Kemp. „Außerdem kann es Daten weitaus schneller übertragen.“

Die Radiosignale, die heute für die mobile Datenübertragung genutzt werden, funktionieren nur über relativ kurze Entfernungen. VLF-basierte Daten benötigen eigentlich Antennen, die der Größe der Wellenlänge entsprechen, sich also über quadratkilometergroße Flächen erstrecken. Es gibt auch fahrbare Antennen für diesen Bereich, doch sie sind weitaus ineffizienter. Außerdem begrenzt die geringe Bandbreite die Übertragungsrate.

Piezoelektrischen Effekt ausgenutzt

Den Forschern ist es gelungen, das Gewicht der Antenne auf wenige Pfund zu reduzieren – durch Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts von Lithium-Niobat. Es reagiert auf Druck mit elektrischem Puls. Umgekehrt gerät es in Schwingungen, wenn ein elektrischer Wechselstrom angelegt wird. Diese Schwingungen werden in einen oszillierenden elektrischen Strom umgewandelt, dessen Energie gewissermaßen huckepack auf den VLF-Wellen in alle Himmelsrichtungen reitet und von kompatiblen Geräten aufgefangen werden kann.

Es gelang den kalifornischen Wissenschaftlern auch, die Bandbreite zu vergrößern. Sie können im jetzigen Entwicklungsstand 100 Bit pro Sekunde übermitteln. „Das reicht schon, um einen einfachen Text zu übermitteln“, verdeutlicht Kemp abschließend.

Digitalisierung als Motor für Nachhaltigkeit

Computer, TV, Medien

Bundesumweltministerin Svenja Schulze und Bundesforschungsministerin Anja Karliczek haben heute das neue Hauptgutachten des Wissenschaftlichen Beirats Globale Umweltveränderungen (WBGU) „Unsere gemeinsame digitale Zukunft“ entgegengenommen. Darin analysiert das Beratergremium der Bundesregierung die Zusammenhänge zwischen Digitalisierung und Nachhaltigkeit und entwickelt Handlungs- und Forschungsempfehlungen. Zentrale Forderung des WBGU ist es, den digitalen Wandel so zu gestalten, dass er als Hebel und Unterstützung für Nachhaltigkeit dient. Die Bundesministerinnen Schulze und Karliczek begrüßen das Gutachten als wichtigen Beitrag zur Debatte über die Chancen und Risiken der Digitalisierung für die nachhaltige Entwicklung.

Bundesforschungsministerin Anja Karliczek: „Die Digitalisierung bietet große Chancen für die nachhaltige Entwicklung und den Klimaschutz. Forschung und Innovationen auf diesem Gebiet sind ein zentraler Schlüssel und wichtiger Impuls- und Ideengeber für den Schutz unserer Umwelt und des Klimas. Wir werden die Förderung dieser Themen in den nächsten Jahren intensiv fortsetzen. Deutschland wird davon nicht zuletzt ökonomisch profitieren. Fortschrittliche Umwelttechnologien werden weltweit in den nächsten Jahren immer gefragter sein. Generell müssen Ökologie und Ökonomie noch stärker miteinander versöhnt werden. Auch die Bildung ist ein wichtiger Faktor für eine nachhaltige Entwicklung. Mit guten Bildungsangeboten wie „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ können wir die Grundlagen schaffen für ein umweltbewusstes Leben und Handeln von Kindesbeinen an.“

Bundesumweltministerin Svenja Schulze: „Digitalisierung ist kein Selbstzweck – sie sollte als Motor für mehr Nachhaltigkeit dienen. Die Digitalisierung birgt ein riesiges Potential für den Umweltschutz. Um dieses auszuschöpfen, braucht sie die richtigen Leitplanken: für den Zugang und den Schutz von Daten, für den Umgang mit und die Entsorgung von Rohstoffen, für das Schließen von Stoffkreisläufen. Das WBGU-Hauptgutachten gibt hierfür wichtige Anregungen. Ich werde das Bundesumweltministerium zum Treiber einer nachhaltigen Gestaltung der Digitalisierung machen: Wir entwickeln derzeit eine umweltpolitische Digitalagenda und ein Förderprogramm für KI-Anwendungen für Umwelt- und Klimaschutz. Außerdem werde ich das Thema Digitalisierung und Nachhaltigkeit zu einem Schwerpunkt unserer deutschen EU-Ratspräsidentschaft im Jahr 2020 machen.“

Das Bundesforschungsministerium fördert seit vielen Jahren die Nachhaltigkeitsforschung, zuletzt mit zwei Milliarden Euro seit 2015. Dabei ist die Digitalisierung ein zentrales Instrument. Zum Beispiel soll bei der Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt mithilfe digitaler Anwendungen die Biodiversität besser erfasst und auch geschützt werden. Bei den Kopernikus-Projekten für die Energiewende wiederum werden digitale, technologische und wirtschaftliche Lösungen für den Umbau des Energiesystems entwickelt.

Das Bundesumweltministerium ist dieses Jahr Hauptpartner der re:publica 2019, einer Messe zur digitalen Gesellschaft. Diese findet vom 6.-8. Mai 2019 in Berlin statt. Das BMU wird dort ein erstes Eckpunktpapier für eine umweltpolitische Digitalagenda vorstellen und über den gesamten weiteren Verlauf der Messe Feedback und Ideen einsammeln.

Der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen wurde 1992 im Vorfeld der Konferenz der Vereinten Nationen über Umwelt und Entwicklung („Erdgipfel von Rio“) von der Bundesregierung als unabhängiges wissenschaftliches Beratergremium eingerichtet. Der WBGU wird gemeinsam von BMBF und BMU betreut und finanziert.

13.04.2019 Wie beeinflusst Künstliche Intelligenz unsere Zukunft?

Gedanken

Zehn Kollegen der WPK-die Wissenschaftsjournalisten waren von dem EU-Parlament nach Brüssel eingeladen. Ich war als Delegierter dabei.

Die Funktion des europäischen Parlaments wird leider völlig unterschätzt, aber sie ist die einzige Instanz, die die EU-Commission überwacht und kontrolliert. Das Parlament bzw. der Ausschuß Wissenschaft, Forschung und Technologie bestimmt die Richtung, welche Unterstützung  die einzelnen europäischen Staaten für diese Aufgabe erhalten. Immerhin sind es insgesamt über 100 Milliarden Euro, die gerecht über die verschiedenen Wissenschafts-Zweige und -Projekte verteilt werden sollen. In diesem Zusammenhang haben wir von der WPK ein längeres Gespräch mit dem Berichterstatter dieses Ausschusses, Dr. Christian Ehler, ein ins EU-Parlament gewählter Abgeordneter aus Brandenburg, führen können. Wir warn beeindruckt ob der Qualifikation und seiner Fähigkeit, Gesamtzusammenhänge zu bewerten. Allerdings klagte er ebenso wie wir Wissenschaaftsjournalisten über das geringe Interesse der Öffentlichkeit und der Medien für den Bereich Wissenschaft und Forschung. Wörtlich sagte er uns, wenn er eine Pressekonferenz veranstalte, kämen ganz wenige Journalisten, während die politischen Pressekonferenzen aus allen Nähten platzten. Das ist eingentlich unverständlich wenn man bedenkt, dass das entscheidend die Zukunft und Konkurrenzfähigkeit Europas betrifft. Wer interessiert sich schon für den Quantencomputer der Zukunft oder die Künstliche Intelligenz und ihren Einfluss auf unseren Alltag. Solche Entwicklungen halte ich für gefährlich, insbesondere die Gefahr besteht, dass die Wissenschaft sich auf Grund der Komplexität zu einer Paralellgesellschaft entwickelt. Dr. Christian Ehler hält dagegen, ebenso wie wir Wissenschaftsjournalisten.
Jean Pütz

Dramatische Folgen der Klimaerwärmung zeigen sich bereits heute in der Arktis

Erde, Klima, Umweltschutz

Transpolardrift geschwächt – Meereis schmilzt bereits in seiner Kinderstube

Neue AWI-Meereis-Studie offenbart extremes Ausmaß der Meereisschmelze in der Arktis

Der starke Eisrückgang in der Arktis beeinflusst das Meereis auf seiner Wanderung über den Arktischen Ozean. Wie Forschende des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in einer neuen Studie berichten, erreichen heutzutage nur noch 20 Prozent des Meereises, welches in den flachen, russischen Randmeeren des Arktischen Ozeans entsteht, tatsächlich die zentrale Arktis und begeben sich dort auf die sogenannte Transpolardrift. 80 Prozent des jungen Eises dagegen schmelzen, bevor es seine Kinderstube verlassen hat. Vor dem Jahr 2000 waren es nur 50 Prozent. Damit rückt nicht nur ein eisfreier Sommer in der Arktis einen weiteren Schritt näher. Mit dem Meereis geht dem Arktischen Ozean auch ein wichtiges Transportmittel für Nährstoffe, Algen und Sedimente verloren, berichten die Wissenschaftler. Die neue Studie erscheint am 2. April als Open-Access-Artikel im Online-Fachmagazin Scientific Reports und ist frei zugänglich.

Die flachen russischen Schelf- oder Randmeere des Arktischen Ozeans gelten als Kinderstube des arktischen Meereises. In der Barentssee, der Karasee, der Laptewsee und in der Ostsibirischen See wird im Winter nämlich am laufenden Band Meereis produziert. Verantwortlich dafür sind extrem niedrige Lufttemperaturen von bis zu minus 40 Grad Celsius sowie ein starker, ablandiger Wind, der das im Flachwasserbereich gebildete junge Eis auf das Meer hinausschiebt. Im Verlauf des Winters wird das junge Meereis dann von der Transpolardrift erfasst, einer der zwei Hauptströmungen des Arktischen Ozeans. Sie transportiert die Eisschollen innerhalb von zwei bis drei Jahren aus dem sibirischen Teil des Nordpolarmeeres quer durch die zentrale Arktis bis in die Framstraße, wo das Meereis schließlich schmilzt. Vor zwei Jahrzehnten trat noch rund die Hälfte des Eises aus den russischen Schelfmeeren diese transarktische Reise an. Mittlerweile aber sind es nur noch 20 Prozent. Die restlichen 80 Prozent des jungen Eises schmelzen, noch bevor es älter als ein Jahr ist und die zentrale Arktis erreichen konnte.

Zu diesem besorgniserregenden Ergebnis kommen Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), nachdem sie die Wanderung des Meereises mit Hilfe von Satellitendaten für den Zeitraum von 1998 bis 2017 verfolgt und analysiert haben. „Unsere Studie zeigt extreme Veränderungen in der Arktis: Das Meereis in der Karasee, der Laptewsee und der Ostsibirischen See schmilzt mittlerweile so schnell und flächendeckend, dass der Eisnachschub für die Transpolardrift nachhaltig abnimmt. Jenes Eis, welches heutzutage die Framstraße erreicht, wird zum größten Teil nicht mehr in den Randmeeren gebildet, sondern stammt aus der zentralen Arktis. Wir werden derzeit Zeuge, wie ein wichtiger Transportstrom abreißt und die Welt einem meereisfreien Sommer in der Arktis einen großen Schritt näherkommt“, sagt Erstautor Dr. Thomas Krumpen, Meereisphysiker am Alfred-Wegener-Institut.

Bestätigt wird dieser Trend durch die Ergebnisse von Meereisdicken-Messungen in der Framstraße, welche die AWI-Meereisphysiker regelmäßig durchführen. „Eis, das heutzutage die Arktis durch die Framstraße verlässt, ist rund 30 Prozent dünner als noch vor 15 Jahren. Gründe dafür sind zum einen die steigenden Wintertemperaturen in der Arktis sowie eine deutlich früher einsetzende Schmelzsaison. Zum anderen wurde dieses Eis eben nicht mehr in den Schelfmeeren gebildet, sondern viel weiter nördlich. Es hatte demzufolge deutlich weniger Zeit, durch die Arktis zu treiben und zu mächtigerem Packeis heranzuwachsen“, erklärt Thomas Krumpen.

Jene Eisschollen, welche die Transpolardrift heute noch bis in die Framstraße trägt, werden größtenteils auf hoher See, also in küstenfernen Regionen des Arktischen Ozeans gebildet. Im Gegensatz zum Eis aus den Schelfmeeren enthalten sie daher deutlich weniger Partikel wie zum Beispiel Algen, Schweb- und Nährstoffe. Denn Wellen, Wind und Gezeiten wirbeln in flachen Küstenzonen deutlich mehr Partikel vom Meeresboden auf als auf hoher See. Außerdem tragen Flüsse wie die Lena und der Jenissei viele Schwebstoffe und Mineralien in den Küstenbereich ein, die dann beim Gefrieren des Wassers im Eis eingeschlossen werden.

Transportierte das Meereis aus den Schelfmeeren diese mineralische Fracht früher bis in die Framstraße, so entlassen die schmelzenden Schollen sie heute bereits auf ihrem Weg in die zentrale Arktis. In der Framstraße dagegen kommt weniger Material in einer anderen Zusammensetzung an. Diese Erkenntnis resultiert unter anderem aus Sinkstoffanalysen, die AWI-Biologen seit etwa zwei Jahrzehnten in der Framstraße durchführen. „Anstelle sibirischer Mineralien landen mittlerweile mehr Überreste abgestorbener Algen und Kleinstlebewesen in unseren Sedimentfallen“, sagt Co-Autorin Eva-Maria Nöthig. Langfristig sei zu erwarten, dass die Veränderung des Partikeltransportes durch das Meereis die biogeochemischen Kreisläufe und ökologischen Prozesse im zentralen Arktischen Ozean nachhaltig verändern werde.

Die Entwicklung des Meereises und die ökologischen Prozesse im Arktischen Ozean sind auch Forschungsfragen auf der MOSAiC-Expedition, die im September startet. Dabei wird der deutsche Eisbrecher Polarstern in die Arktis aufbrechen und ein Jahr lang fest eingefroren im arktischen Eis durch das Nordpolarmeer driften. Versorgt von weiteren Eisbrechern und Flugzeugen werden insgesamt 600 Menschen aus 17 Ländern an der Expedition teilnehmen. Ein Vielfaches an Wissenschaftlern wird mit den Daten arbeiten, um die Klima- und Ökosystemforschung auf ein neues Niveau zu heben. Geleitet wird diese größte Arktis-Forschungsexpedition aller Zeiten vom Alfred-Wegener-Institut.

Original-Publikation:
Thomas Krumpen, H. Jakob Belter

Schlafstörungen bergen Gesundheitsrisiko

Klassische Medizin

Bluthochdruck, Fettstoffwechselstörungen bei Schlafapnoe sowie Müdigkeit bei zu wenig Ruhe

(pte002/02.04.2019/06:05) – Die beiden Ruhestörungen Schlafapnoe und kurze Schlafdauer haben unterschiedliche negative Auswirkungen auf die Gesundheit. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie der Universität São Paulo http://usp.br . Schlafapnoe bedeutet Atemstörungen beim Schlafen, während kurze Schlafdauer bei weniger als sieben bis acht Stunden Schlaf pro Nacht diagnostiziert wird.

2.100 Probanden getestet

Für die Datenerhebung wurden etwa 2.100 Probanden im Alter zwischen 35 und 74 Jahren untersucht. Der Schlafzustand der Studienteilnehmer wurde nicht durch eine Befragung, sondern durch Aktigrafie beobachtet. Dabei misst ein Gerät am Handgelenk die Bewegungen, um die Schlafdauer zu ermitteln. Schlafapnoe und kurze Schlafdauer wurden beide auf Verbindungen zu Erkrankungen wie Übergewicht, Fettstoffwechselstörungen, Hypertonie sowie exzessiver Schläfrigkeit untersucht. Schlafapnoe wurde nicht mit Schläfrigkeit untertags in Verbindung gebracht, aber dafür mit Fettleibigkeit, Hypertonie und Fettstoffwechselstörungen.

Die gemeinsame Schnittmenge zwischen Schlafapnoe und Insomnie ist für Alfred Wiater, Vorstandsreferent der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin http://dgsm.de , der nicht-erholsame Schlaf, wie er im Gespräch mit pressetext festhält. Selbstverständlich sei Tagesschläfrigkeit mit dem Risiko für den gefährlichen Sekundenschlaf eine Folge der Schlafapnoe. „Bei anders lautenden wissenschaftlichen Untersuchungsergebnissen ist die Untersuchungsmethode sehr kritisch zu hinterfragen“, meint Wiater.

Verschiedene Auswirkungen

Kurze Schlafdauer hat laut der Studie eine Verbindung mit Schläfrigkeit, aber nicht mit anderen gesundheitlichen Schäden. Studienleiter Luciano F. Drager zufolge gibt es unterschiedliche gesundheitliche Auswirkungen der beiden Schlafstörungen. Deswegen sollen beide individuell und nicht nach der gleichen Methode behandelt werden. Drager ergänzt, dass Schläfrigkeit auch bei Menschen mit Schlafapnoe vorkommt, jedoch war dieses Symptom bei einem Großteil der Probanden mit Apnoe gering oder nicht vorhanden.

Wiater zufolge umfasst die internationale Klassifikation von Schlafstörungen über 80 verschiedene Diagnosen, für die jeweils spezifische Behandlungsverfahren angewendet werden. Sogar für einzelne Diagnosen, wie die Schlafapnoe, gebe es individuell unterschiedliche Verfahren. Die Behandlung sei von der jeweiligen Diagnose abhängig. So sei eine Narkolepsie, die mit krankhafter Schläfrigkeit einhergeht, anders zu behandeln als das Syndrom der unruhigen Beine. „Zur Prävention von nicht-organischen Schlafstörungen gilt: Schlafhygiene einhalten und für eine adäquate Schlafumgebung zu sorgen.“

Die Studie ergibt nach Angaben von Drager auch, dass Menschen häufiger unter Schlafstörungen leiden als erwartet. Etwa ein Drittel der Probanden hatte Schlafapnoe, etwa drei Viertel eine kurze Schlafdauer. Laut Wiater führen Schlafstörungen zu krankhaften körperlichen und psychischen Folgen. Sie beeinträchtigen die Aufmerksamkeit, die Konzentration und das Lernverhalten. „Gesunder Schlaf bedeutet erholsamer Schlaf, der uns fit macht für den Tag“, sagt Wiater abschließend.

Kunststoff 2.0 ersetzt Windschutzscheibe

Physik, Chemie, Technik

Britische Forscher produzieren Hochleistungs-Polyethylen, das leicht, billig und extrem fest ist

Coventry/London (pte024/02.04.2019/13:30) – Forscher der University of Warwick http://warwick.ac.uk haben mit Kollegen der Queen Mary University http://qmul.ac.uk eine hochtransparente Kunststofffolie entwickelt, die so fest ist wie Aluminium, aber weit weniger wiegt. Sie kann für Displays, Windschutzscheiben und andere Glasprodukte genutzt werden, bei denen es auf Bruchsicherheit ankommt.

Wie Glas, nur nicht so spröde

Basismaterial der Innovation ist Polyethylen (PE), das es bereits in mehreren Festigkeitsstufen gibt. Aus PE der niedrigsten Klasse wird beispielsweise Frischhaltefolie hergestellt. Höherwertige PE-Produkte sind Zahnräder und große Tanks, etwa für Heizöl. Im neuen Herstellungsprozess ist es nun gelungen, die bisher erreichte Festigkeit weit zu übertreffen.

Ton Peijs, Professor für Kunststofftechnik in Coventry und Cees Bastiaansen, Materialwissenschaftler an der Londoner Hochschule, haben den Prozess zur Herstellung von besonders hochwertigem PE studiert. Dann modifizierten sie die Temperaturen während der Herstellung, fachmännisch Warmziehen genannt, so dass sich ein glasähnliches Material bildete, das aber nicht so spröde ist, also kaum zerbrechen kann.

Vom „Nudelhaufen“ zu Hightech

Bisher galten Polycarbonate und Polymethylmethacrylat, besser bekannt als Acrylglas, als möglicher Ersatz für brüchiges Glas. Doch verglichen mit der Festigkeit von Metallen wie Aluminium schnitten sie schlecht ab. Das Hochleistungs-PE der Briten könnte nicht nur Glas ersetzen, sondern viele Bauteile, die heute aus weit schwereren Metallen hergestellt werden.

„Die Mikrostruktur von PE ähnelt vor der Wärmebehandlung einem Haufen Spaghetti oder anderen Nudeln“, sagt Doktorand Yunyin Lin. Durch die Wärmebehandlung würden die Spaghetti so ausgerichtet, dass sie Kräfte optimal aufnehmen. Normalerweise ist PE, das derart behandelt wird, opak – ähnelt also Milchglas. Das liegt an Defekten, die während der Wärmebehandlung entstehen. Als Glasersatz ist dieses Material nur eingeschränkt nutzbar.

Die Forscher haben das Transparenz-Problem durch Additive gelöst, deren Zusammensetzung sie aber nicht verraten. Diese verhindern die Fehlerbildung während der Wärmebehandlung, sodass dieses PE eine Transparenz von 90 Prozent hat, also 90 Prozent des Lichtes durchlässt, so viel wie eine Fensterscheibe. „Unser leichtgewichtiges, preiswertes, hochtransparentes, sehr festes und steifes PE kann viele andere Werkstoffe im Autobau, in Gebäuden und in der Elektronik ersetzen“, verdeutlicht Wissenschaftler Peijs abschließend.

Nanopartikel bremsen Tumorwachstum

Klassische Medizin

Wissenschaftler sehen immenses Zukunftspotenzial bei Diagnose- und Behandlungsansätzen

(pte011/04.04.2019/10:30) – Forscher der Technischen Universität München http://tum.de und des Helmholtz Zentrums München http://www.helmholtz-muenchen.de nutzen den dunklen Hautfarbstoff Melanin zur verbesserten Tumordiagnose und -therapie. Melanin nimmt Lichtenergie auf und wandelt diese in Wärme um. Im Labor haben die Wissenschaftler mit Melanin beladene Membran-Nanopartikel hergestellt. Im Tiermodell verbesserten sie die Tumorbildgebung und verzögerten gleichzeitig das Tumorwachstum.

„Outer Membrane Vesicles“

Nanopartikel gelten als vielversprechender Ansatz für die Tumorbekämpfung, weil Tumorgewebe sie aufgrund eines durchlässigeren Blutgefäßsystems leichter aufnimmt als gesunde Zellen. Ein Beispiel für sie sind kleine Bläschen, die von Bakterienmembran umgeben sind und als „Outer Membrane Vesicles“ (OMVs) bezeichnet werden.

„Melanin absorbiert Licht sehr gut – auch im Infrarot-Bereich. Genau dieses Licht nutzen wir in unserem bildgebenden Verfahren Optoakustik für die Tumordiagnostik. Gleichzeitig setzt Melanin diese aufgenommene Energie in Wärme um, die es wieder abstrahlt. Und Wärme wird in ersten klinischen Studien für die Tumorbekämpfung eingesetzt“, so Vipul Gujrati, Erstautor der Studie.

Die Optoakustik kombiniert die Vorteile von optischer Bildgebung und Ultraschalltechnik. Dabei erwärmen schwache Laserimpulse das Gewebe geringfügig, woraufhin es sich minimal und kurzzeitig ausdehnt. Zieht sich das Gewebe in Folge der Abkühlung wieder zusammen, entstehen Ultraschallsignale. Je nach Art des Gewebes unterscheiden sich die gemessenen Signale. Diese erfassen die Forscher dann mit Detektoren und „übersetzen“ sie in 3D-Bilder. Mithilfe von Sensormolekülen lässt sich die Spezifizität und Genauigkeit der Technik steigern.

Scharfe, kontrastreiche Bilder

Das Team hatte aber zuerst ein Problem zu lösen: Melanin ist schlecht wasserlöslich und damit schwer zu verabreichen. Die Forscher veränderten Bakterien so, dass sie Melanin produzieren und in ihre Membran und den daraus entstehenden Nanopartikeln einlagern konnten. Sie testeten die schwarzen Nanopartikel anschließend in Mäusen, die Tumore im Brustbereich hatten. Die Partikel wurden direkt in den Tumor gespritzt und dieser mit Infrarot-Laserimpulsen im Zuge der optoakustischen Untersuchung angeregt.

OMVs eignen sich als Sensormoleküle für diese Diagnosetechnik, weil sie kontrastreiche Bilder des Tumors liefern. Zudem sind sie auch für photothermale Therapien nutzbar, bei denen das Tumorgewebe mit stärkeren Laserimpulsen erhitzt wird, sodass die Krebszellen absterben. Durch das Melanin erwärmte sich das Tumorgewebe von 37 auf bis zu 56 Grad Celsius, während Kontrolltumore ohne Melanin sich nur auf bis zu 39 Grad Celsius erwärmten.

Zehn Tage nach der Behandlung wuchsen die Tumore deutlich langsamer als in der Kontrollgruppe, die keine Melanin-OMVs erhalten hatten. Verstärkt wurde diese Wärmewirkung durch einen weiteren positiven Effekt der Partikel: sie verursachten eine leichte unspezifische Entzündung im Tumorgewebe, was das Immunsystem anregte, den Tumor zu bekämpfen.

Gestresste Kinder werden kranke Erwachsene

Psychologie

Erhebung anhand umfangreicher Datenanalyse zeigt: Cortisolwerte verändern sich dauerhaft

(pte016/03.04.2019/10:30) – Erwachsene, die von einer hohen Stressbelastung berichten und eine unruhige Kindheit hatten, verfügen laut einer Studie der University of Minnesota http://twin-cities.umn.edu am ehesten über Muster bei Hormonen, die mit negativen Gesundheitsfolgen in Verbindung stehen. Das Gehirn reagiert auf die täglichen Stressoren unter anderem mit der Freisetzung des Hormons Cortisol. Normalerweise ist der Wert am Morgen am höchsten und verringert sich schrittweise im Laufe des Tages. Fallweise kommt es jedoch zu einer gestörten Regulation dieses Systems.

Hormongleichgewicht relevant

Laut Forschungsleiter Ethan Young spielt das Ausmaß des Stresses, den ein Mensch früh erlebt, eine wichtige Rolle bei der Entwicklung ungesunder Muster der Cortisolfreisetzung. Das gelte jedoch nur, wenn Personen aktuell auch einer höheren Stressbelastung ausgesetzt sind. Damit liege nahe, dass die Kombination beider Belastungen zu den am wenigsten gesunden Profilen des Hormons führt.

Die Wissenschaftler haben die Daten von 90 Personen untersucht, die Teil einer Geburtkohorte mit hohem Risiko waren und an der Minnesota Longitudinal Study of Risk and Adaptation teilgenommen hatten. Erhoben wurde, wie belastend Erfahrungen sind, die das System des Gehirns zur Stressreaktion im späteren Leben beeinflussen. Zusätzlich wurde analysiert, ob Stress in der Kindheit später anfälliger für Stressoren macht, die später im Leben auftreten.

Beurteilt wurden Daten des Life Events Schedule, bei dem es um stressreiche Lebensereignisse wie finanzielle Probleme, Schwierigkeiten in der Partnerschaft, körperliche Bedrohung und Mortalität geht. Speziell ausgebildete Programmierer bewerteten das Ausmaß der Belastung jedes Ereignisses in der Folge auf einer Skala von null bis drei. Ziel ist es, einen Gesamtwert für den Beobachtungszeitraum zu erstellen. Die Mütter der Teilnehmer wurden befragt, als die Teilnehmer zwölf, 18, 30, 42, 48, 54 und 64 Monate alt waren. Weitere Befragungen fanden in der ersten, zweiten, dritten und sechsten Schulstufe sowie im Alter von 16 und 17 Jahren statt. Die Teilnehmer selbst absolvierten den Test im Alter von 23, 26, 28, 32, 34 und 37 Jahren.

Cortisolproben ausgewertet

Die Testergebnisse wurden von den Forschern in bestimmte Zeiträume von der frühen Kindheit bis zur Gegenwart aufgeteilt. Im Alter von 37 Jahren lieferten die Teilnehmer zusätzlich über einen Zeitraum von zwei Tagen Cortisolproben ab. Die Speichelproben wurden direkt nach dem Aufwachen, 30 Minuten später und nach einer weiteren Stunde gesammelt. Zusätzliche Proben wurden am Nachmittag und vor dem Zubettgehen entnommen.

Weder der gesamte im Leben erlebte Stress noch die Stressbelastung in der Kindheit ließ die Cortisolwerte im Alter von 37 Jahren vorhersagen. Die Muster hingen vom Stress in der frühen Kindheit und dem aktuell Erlebten ab. Teilnehmer, die zu Beginn des Lebens relativ wenig Stress ausgesetzt waren, verfügten über ähnliche Muster. Der als Erwachsener erlebte Stress spielte dabei keine Rolle. Teilnehmer mit frühen Stresserfahrungen hatten flachere tägliche Cortisolmuster. Das galt jedoch nur dann, wenn sie auch als Erwachsene von einer hohen Belastung berichteten. Stress in der späteren Kindheit, beim Heranwachsen und im frühen Erwachsenenleben scheint der aktuellen Studie nach keine Auswirkungen zu haben.

Laut den in „Psychological Science“ veröffentlichten Ergebnissen ist die frühe Kindheit eine sensible Zeit, in der Stressereignisse wie Traumata oder Armut das System der Stressreaktionen im Gehirn so verändern können, dass die Folgen bis ins Erwachsenenleben anhalten. Die Forscher wollen nun untersuchen, welche andere Reaktionen auf Stress, wie sie etwa im Mikrobiom des Darms auftreten, sich langfristig auf die Gesundheit auswirken.