Unsere Zellen beherbergen Reserven an reinem Schwefel – eine Speicherform, von deren Vorkommen bei Säugetieren man bisher nicht einmal wusste.
Ein internationales Team hat diesen Schwefel in menschlichen Zellen und Mauszellen nachgewiesen. Er liegt in Form kleiner Moleküle vor, die aus acht ringförmig angeordneten Atomen bestehen und S₈ genannt werden. Bisher war die Produktion von elementarem Schwefel vor allem bei Mikroorganismen sowie bei bestimmten Pflanzen und Pilzen bekannt.
Gereinigter Schwefel
Diese Ringe sind nicht zufällig verteilt. Sie sammeln sich insbesondere in den Mitochondrien an, den Strukturen, die einen großen Teil der Energie für die Zellen bereitstellen. Auch in den Lipidtröpfchen, kleinen Fettreserven im Inneren der Zellen, findet man viele von ihnen. Die gemessenen Konzentrationen können mehrere Millimol pro Liter erreichen.
Um ihre Bedeutung zu verstehen, muss man betrachten, was mit den Fetten der Zellmembranen geschieht. Einige von ihnen können mit Sauerstoff reagieren und abgebaut werden. Durch diese Oxidation entsteht eine Kettenreaktion, die die Membran stark schädigen kann. Wenn sie außer Kontrolle gerät, kann sie eine besondere Form des Zelltods auslösen, die mit Eisen zusammenhängt und Ferroptose genannt wird.
S₈ scheint an einer Abwehr gegen dieses Phänomen beteiligt zu sein. Die Zelle kann auf diese Reserve zurückgreifen, um schwefelhaltige Moleküle herzustellen, die als Antioxidantien wirken. Die Forschenden stellten fest, dass die Ansammlung von S₈ in den Lipidtröpfchen die Oxidation der Fette verringerte und die Zellen weniger anfällig für Ferroptose machte.
S₈-Molekül
Bild Wikimedia
Eine weitere Überraschung: An dieser Herstellung ist ein bereits gut bekanntes Enzym beteiligt. Das eNOS genannte Enzym produziert normalerweise Stickstoffmonoxid, ein Molekül, das unter anderem dazu beiträgt, dass sich die Blutgefäße entspannen. Die Studie schreibt ihm eine zweite Aktivität zu: Es trägt auch zur Produktion der Schwefelringe in den Zellen bei.
Die Forschenden testeten diesen Ansatz auch an Mäusen mit einem Arthrosemodell. In der Gelenkhöhle injiziertes, löslich gemachtes S₈ verringerte die Oxidation der Fette in den betroffenen Geweben. Dieses Ergebnis ermöglicht es, die schützende Rolle dieser Schwefelreserve in einem lebenden Organismus direkt zu untersuchen.
Weitere Beobachtungen werfen nun neue Fragen auf. Die Autoren maßen in Geweben mit Brustkrebs insbesondere mehr S₈ als in nicht krebsbefallenen Brustgeweben. Es bleibt zu klären, warum diese Menge zunimmt und ob sie bestimmten kranken Zellen hilft, der Ferroptose zu widerstehen. Diese Arbeiten könnten damit die Rolle des Schwefels bei mehreren Mechanismen im Zusammenhang mit Zellschäden genauer bestimmen.