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Zellschützende Wirkung von Kreatin in vitro, in situ und in vivo

Kreatin-Kinase und Kreatin sind für die normale Funktion des Gehirns essentiell und schützen Gehirn und Nervenzellen vor zellulären Stressoren (NEUROPROTEKTION)

Dr. Theo Wallimann, Prof. Emeritus, Institut für Zellbiologie, ETH Zürich-Hönggerberg, CH-8093 Zürich
Privat: Schürmattstrasse 23, CH-8962 Bergdietikon Tel.: +41-(0)44-740-70-47, Fax: +41-(0)44-741-30-08
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Kreatin Kinase und Kreatin in Gehirn und Nervenzellen

Kreatin Kinase (CK) und Kreatin (Cr) erfüllen zusammen wichtige Funktionen im Gehirn und in den Nervenzellen (Wallimann and Hemmer 1994) und sind für die mentale Konzentration (Watanabe et al. 2002), für Lernen und Gedächtnis (Jost et al.2002), sowie generell für die Energieversorgung von Nervenzellen essentiell (Wallimann et al. 1992; Wyss and Schulze 2002). CK wird in allen Nervenzellen exprimiert, ist aber in besonders hohen Konzentrationen in denjenigen Gehirnregionen lokalisiert, die mit den obigen Funktionen assoziiert sind (Kaldis et al. 1996). Der Phänotyp von transgenen Mäusen, denen das CK-System im Gehirn fehlt (sogenannte knock-out Mäuse, die keinen funktionierenden Gene für BB-CK und mitochondriale CK mehr haben) zeigt deutliche Störungen dieser Tiere im Lernverhalten in der Gedächtnisfunktion, sowie allgemeine Verhaltensstörungen und eine erhöhte Anfälligkeit für epileptische Anfälle (Jost et al. 2002). Kreatin ist eine prominente, natürliche chemische Substanz (Holtzman et al. 1997), die schon im Gehirn von Neugeborenen vorkommt (Pouwels 1999) und die essentiell wichtig für die Funktion dieses energetisch anspruchsvollen Organs ist (Hahn et al.2002).
Neulich wurden Patienten entdeckt, die auf Grund eines genetischen Defektes keinen funktionellen Kreatin-Transporter (CRT) mehr herstellen können (Salomons et al. 2001). Der CRT (Walzel et al. 2002) sorgt dafür, dass Kreatin ins Gehirn transportiert wird. Fehlt dieser Transporter, oder ist er defekt, kann kein Kreatin ins Gehirn aufgenommen werden. In der Tat kann bei Patienten mit diesem Gendefekt im CRT-Gen weder Phospho-Kreatin (PCr), die Hoch-Energieform von Kreatin, noch Kreatin, im Gehirn nachgewiesen werden und die Patienten zeigen schwere Störungen in der Sprachentwicklung, mentale Retardationen, sowie epileptische Anfälle und progressive Hirnatrophie (Hahn et al. 2002). All diese Daten weisen darauf hin, dass das CK-System und somit auch Kreatin nicht nur in Muskelzellen, sondern auch im Gehirn und in Nervenzellen essentielle Funktionen erfüllen, die für eine vollumfängliche Funktionstüchtikgeit dieser Zellen unabdingbar sind (Wallimann et al. 1999; Wyss and Kaddurah-Daouk 2000).

Zellschützende, neuroprotektive Wirkung von Kreatin

Eine ganze Anzahl von neueren Publikationen (siehe unten) zeigen eine deutlich zellschützende, neuroprotektive Wirkung von Kreatin (Tarnopolsky 2001) entweder in Zellkulturmodellen von neuronalen Zellen (Bewer and Wallimann 2000; Brustovetsky et al. 2002; Kolker et al. 2002) in situ an Hirnschnitten (Wilken et al. 2000), sowie in vivo in verschiedenen Tiermodellen. Kreatin erhöht z.B. die Überlebenszeit und verbessert die Funktion der Motorneuronen im Tiermodell für amyotrophe Lateralsklerose (ALS) (Klivenyi 1999). Kreatin reduziert die Schadenszonen im Rückenmark bei einem Tiermodell für Querschnittslähmung (Hausmann et al. 2002), sowie die Sekundärschädigung des Gehirns bei Schädel-Hirn-Trauma (Sullivan et al. 2000). Desweiteren zeigt Kreatin eine deutlich zellschützende, neuroprotektive Wirkung in neugeborenen Ratten, die zuwenig Sauerstoff erhalten (Hypoxie/Ischemie), eine Situation die nicht selten bei schwierigen Geburten auftreten kann (Adcock et al. 2002).
In neuesten Studien sind auch verschiedene, positive Effekte von Kreatin direkt am Menschen, z.B, bei Patienten mit verschiedenen Muskeldystrophien (Tarnopolsky and Martin 1999; Walter et al. 2000, 2002) und mitochondrialen Enzephalomyopathien (Komura et al. 2003) gezeigt worden.
Kreatin scheint ein grosses und vielfältiges Potential für eine ganze Anzahl von Hirn- und Nerven-Krankheiten, wie z.B. Multiple Sklerose, Parkinson, Alzheimer etc. zu haben (Tarnopolsky and Beal 2001) und wird dank seinen anti-oxidativen Eigenschaften (Lawler et al. 2002; Kolker et al. 2002) präventiv auch im anti-Aging- (Wyss and Schulze 2002) und Wellness-Bereich eingesetzt (Tarnopolsky 2000).

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