Osteoporose-Medikamente zeigen vielversprechende Ergebnisse gegen toxische Eisenansammlungen.

Entdeckung der Forscher

Forschende der Universidade de São Paulo (USP) in Brasilien haben herausgefunden, dass zwei Medikamente gegen Osteoporose (Etidronat und Tiludronat) möglicherweise Krankheiten bekämpfen können, die durch eine Eisenansammlung im Körper verursacht werden. In Tests an menschlichen Zellen banden die Medikamente an überschüssiges Eisen, verringerten den oxidativen Stress und schützten die Zellen vor Schäden. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift BioMetals veröffentlicht.

Aktuell sind nur drei Medikamente zur Behandlung von Eisenüberladung, bekannt als Chelatoren, zugelassen. Diese binden an das Metall und erleichtern so dessen Ausscheidung aus dem Körper. Allerdings haben sie oft erhebliche Nebenwirkungen, wie Übelkeit und Erbrechen, was die Einhaltung der Behandlung erschwert.

Breno Pannia Espósito, Professor am USP-Institut für Chemie und Autor der Studie

Hintergrund der Forschung

Die Forschung basiert auf der Masterarbeit von Julia Tiemy Leal Konno, einer Stipendiatin der FAPESP unter der Aufsicht von Espósito. In ihrer Arbeit untersuchten die Forschenden den Einsatz von Bisphosphonaten, die üblicherweise zur Behandlung von Osteoporose eingesetzt werden, als potenzielle Eisenchelatoren. Bei der Behandlung von Osteoporose wirken Bisphosphonate, indem sie den Knochenabbau hemmen. Dies wirkt sich auf den Krankheitsverlauf aus, da bei Osteoporose der Knochenabbau den Knochenaufbau übersteigt, was zu einem fortschreitenden Verlust von Masse undMineraldichte führt und das Skelett schwächt sowie das Risiko von Frakturen erhöht.

Bestätigung einer Hypothese

Im Gegensatz zu traditionellen Studien zur Neupositionierung von Medikamenten, bei denen verschiedene Verbindungen auf neue Anwendungen getestet werden, begannen die Forschenden mit einer Hypothese. Sie glaubten, dass die chemische Struktur der Bisphosphonate, die reich an Phosphaten ist, an Eisen binden könnte. Da Eisen und Calcium im Körper miteinander konkurrieren und überschüssiges Eisen Osteoporose verschlimmern kann, wurden die Tests in Anwesenheit von normalen physiologischen Calvin-Dosen durchgeführt.

Die Rolle von Eisen im Körper

Eisen ist entscheidend für den Transport von Sauerstoff und die Energieerzeugung in Zellen. Ein Mangel daran führt zu Eisenmangelanämie, der häufigsten Form von Anämie. Aber in übermäßigen Mengen wird es giftig und erzeugt freie Radikale, die Zellen schädigen.

Ein Überschuss an Eisen führt zu schweren Zellschäden, da er weit mehr freie Radikale erzeugt, als der Körper mit Antioxidantien neutralisieren kann.

Krankheiten durch Eisenüberladung

Die Eisenüberladung tritt auf, wenn der Körper diesen Stoff in toxischen Mengen ansammelt. Dies kann durch genetische Erkrankungen wie Hämochromatose (übermäßige Eisenaufnahme) oder durch Behandlungen für andere Krankheiten verursacht werden. Bei Patienten mit Thalassämie (mangelhafte Hämoglobinproduktion) führen beispielsweise die Bluttransfusionen, die ihr Leben retten, auch zu chronischen, toxischen Eisenüberladungen.

Einsatz von Bisphosphonaten

Espósito weist darauf hin, dass Bisphosphonate Phosphatgruppen in ihrer Struktur haben, die eine chemische Affinität zu Eisenionen besitzen. „Die Idee hinter unserer Arbeit war es, diese Affinität zu nutzen, um überschüssiges Eisen im Körper zu ‚fangen‘. Obwohl diese Medikamente bereits zur Bekämpfung von Knochenschäden durch Eisenüberladung eingesetzt wurden, ist dies die erste Studie, die vorschlägt, sie als Chelatoren in Abwesenheit einer Knochenerkrankung zu verwenden“, sagt der Forscher.

Zusätzlich zu Etidronat und Tiludronat testeten die Forschenden andere Bisphosphonate, die sich als sehr effektiv bei der Hemmung der eiseninduzierten Oxidation in physiologischen Medien erwiesen. Diese Medikamente waren jedoch zytotoxischer, weshalb bei ihrer Neupositionierung Vorsicht geboten wäre. Die Anwesenheit von Calcium in normalen Mengen verringerte die Wirksamkeit dieser Verbindungen, ohne sie vollständig zu eliminieren. Insgesamt zeigten die Bisphosphonate ähnlich gute Ergebnisse wie ein Standard-Chelator, indem sie eine starke Fähigkeit zur Bindung an Eisen und zur Milderung des oxidativen Stresses aufwiesen.

Strontiumranelat, ein weiteres antiresorbierendes Medikament, wurde ebenfalls getestet, zeigte jedoch keine Chelationskapazität.

Ausblick

„Die Arbeit gibt Hoffnung für Patienten mit Eisenüberladung, aber es ist noch zu früh, um über klinische Anwendungen zu sprechen. Da die Tests nur an Zellkulturen durchgeführt wurden, repräsentieren die Ergebnisse eher einen Beweis für das Konzept als eine Entdeckung. Viele Studien sind noch nötig, bevor diese Medikamente sicher repositioniert werden können“, schließt der Forscher.

Quellen: