Herr Auhagen, meine Damen und Herren, lassen Sie mich nicht zunächst

Dank sagen für die freundlichen Worte der Einführung, mit der Sie mir das Wort erteilten, hier meinen Vortrag zu beginnen. Und es ist natürlich für mich ein besonderes Vergnügen, dass gerade ein Schüler von Windhaus den Vorsitz der Sitzung führt,

denn das Thema meines Vortrags steht ja in unmittelbarem Zusammenhang zu grundlegenden Arbeiten von Adolf Windhaus. Nicht nur die Aufklärung der chemischen Struktur des Cholesterols,

oder wie es früher genannt wurde, Cholesterins. Cholesterol ist der chemisch nach neuen Nomenklaturregeln exakte Bezeichnungen für diesen Stoff, ist ja im Windhaus-Laboratorium geliefert worden, sondern im Windhaus-Laboratorium wurde auch der erste Hinweis

auf einen Zusammenhang zwischen Cholesterol und Arteosklerose gefunden. Und dieser erste Hinweis, vielleicht das erste Bild am Anfang war die Formel des Cholesterols, dieser Kohlenwasserstoff,

dieser Ungesägte Alkohol, 27 Kohlenstoffatome, der hier in diesem Ringsystem bestehend aus vier Ringen untergebracht ist und dessen Formel, wie schon gesagt, durch die Arbeiten von Windhaus aufgeklärt werden konnte. Die Beziehung zwischen Arteosklerose

und Cholesterol stellte die Entdeckung von Windhaus her, dass die, ich glaube, wir können das Licht zu halblassen, dass die arteomatösen Veränderungen in den Blutgefäßen hauptsächlich Cholesterol und dessen Verbindungen mit Fettsäuren enthalten.

Seitdem sind mehr als 60 Jahre vergangen, Windhaus hat diese Arbeit 1911 publiziert. Und in diesen Jahren haben zahlreiche klinische und experimentelle Untersuchungen zu der Erkenntnis geführt,

dass ein hoher Cholesterolspiegel im Blut einer der Faktoren ist, die für die Entstehung von Arteosklerose und Gefäßkrankheiten des Herzens verantwortlich zu machen sind. Man spricht in diesem Zusammenhang ganz allgemein von Risikofaktoren,

durch welche die Krankheitsentstehung begünstigt wird. Und zählt dazu auch eine Reihe anderer Faktoren, wie Sie wissen, etwa über Gewicht oder erhöhtem Blutdruck, möglicherweise auch eine Erhöhung des Fettgehalts im Blutplasma, starkes Zigarettenrauchen, psychologischen Stress

und zuletzt natürlich auch eine gewisse genetische Veranlagung. Ein kausaler Zusammenhang zwischen hohen Blutcholesterolwerten und Herzkrankheiten ergab sich bei epidemiologischen Studien,

in denen das Auftreten bestimmter Krankheiten innerhalb einer größeren Populationsgruppe in Abhängigkeit von solchen Risikofaktoren bestimmt wurde. Eine Untersuchung dieser Art wurde in der nordamerikanischen Kleinstadt Framingham durchgeführt, wo ab 1949 eine Gruppe

von etwa 5 000 Männern mittleren Alters, das heißt zwischen 30 und 60 Jahren alt, die bei Aufnahme und die medizinische Überwachung frei von erkennbaren Kerzkrankheiten waren,

in regelmäßigen Turnus untersucht und die relative Häufigkeit des Auftreten von Herzkrankheiten in den folgenden zehn Jahren bestimmt wurde. Das nächste Bild bitte. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind zusammen mit den Ergebnissen ähnlicher Studien an staatlichen Angestellten von Albany

oder an leitenden Geschäftsleuten von Minneapolis hier in dieser Figur dargestellt. In dieser Darstellung wurde das relative Risiko in den Gruppen unterschiedlichen Serumcholesterolgehaltes,

der auf der Abszisse aufgetragen ist, hier das relative Risiko, bezogen auf die Häufigkeit von atherosklerotischen Erkrankungen in der Gruppe von Personen, bei denen der Cholesterolspiegel normal, also unterhalb 200 Milligramm pro 100 Kubikzentimeter lag,

und dieser Wert gleich 100 gesetzt wurde auf dieses Zahl bezogen und ist hier aufgetragen, hier also die Framingham, Albany und Minneapolis. Nun die grafische Darstellung zeigt, dass in der Gruppe von Männern, deren Cholesterolspiegel bei 260 Milligramm

pro 100 Kubikzentimeter oder darüber lagen Gefäßkrankheiten des Herzens drei- bis fünfmal häufiger auftraten als in der Kontrollgruppe. Das relative Risiko nahm in allen Untersuchungen mit steigendem Cholesterolspiegel zu.

Die Ergebnisse dieser und ähnlicher Studien fanden eine gute Bestätigung im Tierexperiment. Bei Kaninchen, Hühnern, bei Schweinen, bei Rhesus- und Cebusaffen, aber auch bei Hunden, lässt sich durch die Verfütterung einer cholesterolreichen Diät,

etwas abnorm, die enthalten etwa ein bis drei Prozent Cholesterol, eine typische Atheriosklerose erzeugen. Gleichzeitig stellte man dabei fest, dass für die Ausbildung der Gefäßveränderungen die Natur des Fettes, das zusammen mit Cholesterol verfüttert wurde,

eine gewisse Rolle spielt. Wie der amerikanische Forscher Krischewski fand, nimmt die Atherogenität mit zunehmendem Gehalt des Fettes an ungesättigten Fettsäuren ab. Man fand dann, dass die äthetischen Maßnahmen auch beim Menschen

den Cholesterolspiegel verändern können. Als nächstes Bild bitte. Der amerikanischen Forscher Keith Anderson und Grander haben die Beeinflussung des Cholesterolspiegels durch drei wesentliche Nahrungsfaktoren in der in diesem Bild gezeigten Gleichung hier oben zusammengefasst.

Diese Gleichung, in welcher die Ergebnisse mehrere Studien zusammengefasst sind, beschreibt die Veränderungen des Serum Cholesterols Delta C, die eintreten, wenn man in der Nahrung die relativen Mengen an gesättigten Fett,

an mehrfach ungesättigten Fett und an Cholesterol verändert, wobei hier angegeben ist das S-Strich, die Glyceride gesättigter Fettsäuren, P, die Glyceride ungesättigter Fettsäuren darstellen, und hier Z, die Quadratwurzel des mit der Diät zugeführten Cholesterons in Milligramm pro 1.000 kleinen Kalorien.

Und wie man aus dieser Gleichung erst sieht, steigt der Serum Cholesterolspiegel an, wenn die gesättigten Fette in der Nahrung zunehmen, nicht wenn S-Strich ansteigt. Während er abfällt, wenn der Anteil der ungesättigten Fette größer wird.

Auf gleiche Gewichtsmenge bezogen erwiesen sich die gesättigten Fette als doppelt so einflussreich als die ungesättigten. Sie sehen hier haben wir den Faktor 2 vor Delta S-Strich. Und daraus muss uns folgen, dass ein sehr bestimmender Faktor

für den Cholesterolspiegel des Blutes im Gehalt der Nahrung an gesättigten Fetten liegen kann. Und da die Fette der Tiere im allgemeinen Reich an gesättigten Fettsäuren sind, diejenigen, der pflanzen jedoch ungesättigte Fettsäuren enthalten,

verstehen wir mit dieser Gleichung die Empfehlung der Ärzte, den Konsum an tierischen Fetten einzuschränken. Und wie schön diese Gleichung die experimentellen Befunde deuten kann, ist das zur nächsten Abbildung zu sehen. Bitte das nächste Bild. Hier sind also aus vier verschiedenen Studien,

die nach der Gleichung vorhergesagten Cholesterolwerte aufgetragen, gegen die beobachteten Cholesterolwerte. Und Sie sehen, dass es eine recht gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Praxis existiert. Und damit wollen wir aber die Frage der Beeinflussbarkeit des Cholesterolspiegels

nicht durch dietetische Maßnahmen verlassen und unsere Besprechung der Funktionen des Cholesterols im Organismus und seines Stoffwechsels zuwenden. Das nächste Bild, bitte. Und hier muss gleich betont werden, dass Cholesterol für den menschlichen Organismus unentbehrlich ist

und als Baustein der Zellmembranen in allen Geweben angetroffen wird. Zusätzliche Aufgaben erfüllt es in den Keimlebennieren, in den Keimbrüsen und in der Leber. In beiden ersten Organen dient es als Ausgangsmaterial für die Synthese der Nebennierenhormone

vom Typus des Cortisons und für die Synthese der Sexualhormone. In der Leber werden aus Cholesterol die Gallensäuren gebildet. Neben dem Cholesterolstoffwechsel in der Leber kommt im Rahmen unseres Themas besondere Bedeutung zu,

weil dieses Organ die Hauptquelle des Serumcholesterols darstellt und weil die dort angetroffene Umwandlung von Cholesterol in Gallensäuren die Eliminierung des Cholesterols aus dem Körper ermöglicht.

Die Verhältnisse sind allerdings dadurch kompliziert, dass Cholesterol und die Gallensäuren am sogenannten enterohepatischen Kreislauf teilnehmen. Das nächste Bild, bitte. Hier ist der Cholesterolgehalt in verschiedenen Geweben.

Darauf wollen wir nicht eingehen. Nur hier, vielleicht diesen Punkt hier unten, in Gramm pro 100 Gramm Gewebe, das sind normale Arthäne, 0,25. Bei schwerer Arthäosklerose kann dieser auf über 4 Gramm pro 100 Gramm Gewebe ansteigen. Das war der Befund, den Wind ausgemacht hat, dass in diesen Depots sich sehr viel Cholesterol befindet.

Nächste Bild, bitte. Dieser enterohepatische Kreislauf besteht darin, dass die in der Leber aus dem Cholesterol gebildeten Gallensäuren durch den Gallengang in den Verdauungstakt übertreten, dann aber über die Pfortader wieder zurückgeholt werden können.

Gleichzeitig kann auch aus dem Verdauungstakt das Cholesterol unter der Wirkung von Gallensäuren über den Ductus theraticus in die Leber übergeführt werden. Es stellt sich ein ununterbrochener Kreislauf

zwischen Darm und Leber ein. Die Gallensäuren, die in der Leber entstehen, gehen in Darm und werden wieder zurückgeholt. In einer Bilanz des Cholesterolstoffwechsels können allerdings die im enterohepatischen Kreislauf umgesetzten Stoffmengen unberücksichtigt bleiben.

Für die Bilanz brauchen wir nur die Mengen Cholesterol zu kennen, die aus der Nahrung aufgenommen werden, die im Organismus neu gebildet werden. Wie wir sehen werden, ist Azetat die Vorstufe des Cholesterols. Dann kommen die in Form von Gallensäuren mit den Fezes zur Ausscheidung.

Hinter dieser Bilanz kann die tägliche Cholesterolaufnahme mit der Nahrung sehr stark variieren. Nach statistischen Untersuchungen schwankt sie zwischen 90 Milligramm für die Japaner und andere Bewohner Ostasiens bis 730 Milligramm für die Nordamerikaner.

Für den Mitteleuropäer werden Werte zwischen 300 bis 400 Milligramm angegeben. Die Situation wäre ziemlich hoffnungslos. Gäbe es im gesunden Organismus nicht einen wirkungsvollen

Steuerungsmechanismus, der zur Homio Stase führt. Darunter versteht man, dass die Cholesterol-Synthese durch einen Rückkopplungsmechanismus, von der Menge Cholesterol reguliert wird, die aus dem Darm absorbiert oder im enterohepatischen Kreislauf

zusammen mit den Gallensäuren reabsorbiert werden. Man fand nämlich, dass hohe Cholesterol- und Gallensäure in der Spiegel in der Leber zu einer Hemmung der Cholesterol-Synthese

in diesem Organ führt, wie das hier gezeigt ist, dass wenn diese Spiegel an diesen Stoffen ansteigen, dass dann der Cholesterol-Synthese aus Acetat unterbunden wird, was hier durch diese blauen Blocke an den roten Pfeilen ausgedrückt werden soll.

Und wegen dieser Hemmung folgt, dass alle Individuen, die über ein perfekt funktionierendes biochemisches System verfügen, davor sicher sind, dass ihr Cholesterolstoffwechsel außer Kontrolle gerät. Und glücklicherweise ist es bei den meisten Menschen der Fall.

Aber leider gibt es daneben auch zahlreiche Individuen, in denen das normale Gleichgewicht gestört ist, was dann zu einer Überproduktion von Cholesterol führt. Nächste Bild bitte. Es hat sich gezeigt, dass außer durch Gallensäure und Cholesterol

die Cholesterol-Synthese auch durch Hunger gehemmt werden kann. Das versuche ich an Tieren. Also in Hungertieren ist die Cholesterol-Synthese auch sehr stark gehemmt. Das aber andererseits es auch Möglichkeiten gibt, die Cholesterol-Synthese zu aktivieren. Und dazu gehört zwar die Röntgen-Bestrahlung.

Nach Behandlung mit Röntgen-Strahlen steigt die Cholesterol-Synthese an. Dann die Injektion eines Detergens Triton und dann auch nach Thyroxine-Existenz wird diese aktiviert. Also ist offensichtlich eine Regulation in der Leber vorhanden. Einerseits gibt es Faktoren, die hemmen, andererseits Faktoren, die aktivieren.

Wenn man in die Regulation von Stoffwechselprozessen Einblick nehmen will, dann stellt sich für den Biochemiker zunächst die Aufgabe, den molekularen Mechanismus der Regulation zu studieren. Und dafür ist selbstverständlich die Kenntnis

der chemischen Details des Syntheseprozesses die Voraussetzung. Und das erste Ziel, die Aufklärung des Biosynthesewegs, des Cholesterols, ist heute erreicht. Und das Ergebnis, an dem neben Konrad Bloch,

Cornforth und Pop, Chuck Rodney, auch mein Arbeitskreis beteiligt war, ist im nächsten Bild gezeigt. Die Synthese des Cholesterols, das Sie hier unten sehen, geht von Acetylcholenzima aus, der aktivierten Essigsäure, die aus dem Abbau von Kohlenhydrat, Fett und Eiweiß stammt.

Und sie geht über eine Reihe von Zwischenprodukten, die wir im Einzelnen nicht behandeln wollen. Es sind mehr als 30, und sie sind nicht einmal alle aufgezählt. Also hier zunächst aus dem Acetylcholenzima, Acacetylcholenzima, dann das Beta-Hydroxibeta-Methyl-Gutarylcholenzima synthetisiert, dann kommt die Reduktion zu Mevalonsäure,

aufgekört von Volkers im Laboratorium der Merck-Sharp- und Dong-Company und dann die weitere Umwandlung zum Isopendynylpyrophosphat, dem aktiven Isopren, dessen Polyamorisation dann schließlich zum Squalene führt, eine Verbindung mit 30 Kohlenstoffatomen, die dann zyklusiert und auf oxidativen Wege sukzessive

mehrere Stufen in Cholesterol umgewandelt wird. Nun nehmen wir nun an, dass das bei vielen anderen Biosynthese-Prozessen angetroffene Prinzip der negativen Rückkopplung, der Feedbackhemmung auch bei der Kontrolle

der Cholesterol-Synthese gültig ist, dann sollte diejenige Reaktion der Synthesekette geschwindigkeitsbestimmend sein, mit dem diese von anderen Stoffwechselballen abzweigt. Diese Reaktion sollte dann auch vom Endprodukt des ganzen Prozesses

dem Cholesterol gehemmt werden. Und von solchen Überlegungen ausgehend kam in erster Linie die Reduktion des Beta-Hydroxibetamethyl-Gutarül-CoA oder wie ich es in Zukunft nennen will abgekürzt HMG-CoA zu Mevalonsäuren betracht, weil Sie ja sehen,

weil bei dieser Reaktion die Synthese des Cholesterols abzweigt von der anderen Reaktion, die in der Leber auch eine wichtige Rolle spielt, der Bildung der Az-S-Säuren. Wir kamen also zu folgender Ansicht, das nächste Bild bitte, dass also hier an dieser Verzweigungsstelle HMG-CoA einerseits zu Acetoacetat,

andererseits zu Mevalonsäure das Cholesterol, das Endprodukt, diese möglicherweise hemmen können. Und diese Annahme erwies sich dann auch als richtig, wie erstmalig von der Amerikanerin Nancy Bucher 1959 bei einem kurzen Gastaufenthalt in unserem Laboratorium bewiesen wurde.

Sie studierte in den Lebern von Hungerratten, von denen bekannt war, dass sie kein Cholesterol mehr synthetisieren können und fand dabei, dass die gestörte Cholesterol-Synthese

in diesen Lebern tatsächlich auf einen Mangel an dieser Enzym HMG-CoA-Reduktase beruht. In der Folgezeit wurde die Steuerfunktion der HMG-CoA-Reduktase durch zahlreiche Untersuchungen bestätigt.

Das ließ sich nachweisen, dass ein Mangel an HMG-CoA-Reduktaseaktivität außer durch Futterentzug, auch durch Cholesterolreiche Nahrung oder durch Injektion von Gallensäuren ausgelöst werden kann. Dass also all die Faktoren, von denen ich vorhin sprach,

die die Cholesterol-Synthese erniedrigen, dass sie auch eben einen Effekt auf die Aktivität dieses Enzyms für die Reduktion des HMG-CoA zu Mivalonsäuren haben. Und zur Illustration dessen, was ich gerade gesagt habe, ist im nächsten Bild das Ergebnis einer vor kurzem veröffentlichten Untersuchung amerikanischer Biochemiker wiedergegeben.

In dem die HMG-CoA-Reduktaseaktivität, das ist die Kurve mit den offenen Kreisen, die Geschwindigkeit des Einbaus von markierten Essigsäuren in Cholesterol, das sind die ausgefüllten Kreise,

aufgetragen wurden. Und zwar nach Fütterung von Cholesterol in Stunden, eine 5-prozentige Cholesteroldiät. Und hier ist aufgetragen der Cholesterolspiegel in der Leber. Und wie man aus dieser Kurve aus diesem Bild sehen kann,

nehmen Reduktaseaktivität und Cholesterol-Synthese im gleichen Umfang ab. Nach 10 Stunden Cholesterolfütterung waren beide Aktivitäten auf etwa 20 Prozent des Kontrollwertes abgefallen. Und der gleichzeitig beobachtete Anstieg des Cholesterolspiegels in der Leber beweist die Tätigkeit einer intracellulären Kontrolle

des Syntheseprozesses. Um einen tieferen Einblick in die Art der Regulation zu gewinnen, hat Handrecht in unserem Laboratorium systematische Studien an diesen Enzym HMG-CoA-Reduktase durchgeführt.

Und zur Bestimmung der Enzymaktivität wurde HMG-CoA, das durch Einbau von radioaktiven Kohlenstoff in die Kohlenstoffkette markiert war, mit den enzymhaltigen Anteilen der Leber, den sogenannten Mikrosomen,

in Gegenwart des biologischen Reduktionsmittels, TPNH oder NADPH inkubiert und anschließend die gebildete Mevalonsäure isoliert und ihre Radioaktivität gemessen. Das nächste Bild gibt nur die chemischen Grundlagen dieses Testes.

Es wird also ein HMG-CoA, hier ist die Formel, wir wollen es dabei nicht aufhalten, in der also hier diese Carboxylgruppe radioaktiv markiert war. Diese radioaktive Markierung führen wir auf enzymatischem Wege durch, weil in unserem Laboratorium das Enzym vorhanden ist, welches an Methylchrotonylcoenzyme A Kohlensäure bindet.

Wenn man da radioaktive Kohlensäure, radioaktive Speak-Cabernet einsetzt, bekommt man also über dieses Zwischenprodukt zum radioaktiven HMG-CoA. Das wird also eingesetzt, man setzt das Reduktionsmittel TPNH zu und isoliert dann die gebildete radioaktive Mevalonsäure und kann dann aus dem Radioaktivitätswert der Mevalonsäure

auf die Menge gebildete Mevalonsäure zurückschließen. Das nächste Bild mit den Experimenten dieser Tabelle, die von Hanbrecht stammt, ließ sich unsere frühere Beobachtung, dass die Reduktaseaktivität in den Mikrosomen aus Fastentieren nahezu vollständig verschwunden war, in vollem Umfang bestätigen.

Hier ist die Aktivität des Enzyms in normalen Tieren wiedergegeben und hier unten in Tieren, die 24 Stunden gefastet hatten. Zur Erklärung dieses Befundes gibt es, diese Erniedrigung der Enzymaktivität, gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten.

Entweder beruht die Erniedrigung der Enzymaktivität darauf, dass das Enzymprotein selbst fehlt, oder aber der Enzymgehalt der Hungerleber ist normal, aber seine Aktivität kann sich als Folge der Gegenwart eines in den Mikrosomen enthaltenen Hemdstoffs nicht entfalten.

Und zwischen diesen beiden Möglichkeiten, die hier aufgezogen sind, lässt sich durch ein einfaches Experiment unterscheiden. Das nächste Bild bitte. In diesem Experiment wurden gleiche Lebermengen aus Hungerratten und aus normal ernährten Kontrolltieren entweder separat oder im Gemisch zerrieben, homogenisiert

und jeweils die entzymhaltige Zellfraktion durch fraktioniertes Zentrifugien isoliert. Wenn die Leber der Hungertiere einen Hemdstoff enthielte, dann müsste dieser im Gemisch auch die Aktivität des Enzyms aus den Kontrolltieren erniedrigen.

Die Auswertung des Versuchs ergab jedoch, wie man hier sehen kann, dass die Mischung der Mikrosomen genau die Aktivität besaß, die sich für eine Mischung aus aktiven und inaktiven Mikrosomen berechnet. Sie sehen 2,4 plus 0,3 macht 2,7 durch 2, 1,35 und gefunden

wurde also 1,4, also eine sehr gute Übereinstimmung. Und damit war nahegelegt, dass die erniedrigte Enzymaktivität in den Lebermikrosomen aus Hungertieren auf einem Mangel an Enzymprotein beruht, und das ist inzwischen in anderen Laboraturien bestätigt worden.

Es konnte vor allen Dingen auch gezeigt werden, dass Mangel an HMG-CoA-Reduktase ebenfalls für die reduzierte Cholesterolsynthese in Tieren nach Cholesterolfütterung oder nach Zufuhr von Gallensäuren verantwortlich ist. Das heißt, in allen drei Fällen Hunger,

Cholesterolfütterung oder Gallensäuerfütterung kommt es zu einer Abnahme am Enzym in der Leber und als Folge davon zu einer Erniedrigung der Cholesterolsynthese. Und wie lassen sich diese Veränderungen des Enzymspiegels in der Leber erklären? Es ist vorauszuschicken, dass Enzymproteine

sowie viele andere Bestandteile lebender Zellen in einem ständigen Umsatz begriffen sind, da das ihrer Konzentration einem stationären Zustand entspricht, der sich durch das Verhältnis der Geschwindigkeiten von Synthese und Abbau ergibt.

Das heißt, das nächste Bild schematisch, das nächste Bild bitte, schematisch, wir haben also aktives Enzym, das aus Aminosäuren gebildet wird in inaktive Abbauprodukte umgewandelt, diese Prozesse laufen fortgesetzt ab und der Spiegel an aktiven Enzymsen durch dadurch bestimmt, durch das Verhältnis der Geschwindigkeit der Synthese

und der Geschwindigkeit des Abbaus bestimmt. Nach unserer Entdeckung, dass Hunger oder die Verfütterung von Gallensäuren zu einem stark erniedrigten Spiegel der HMG-CoA-Reduktase führen, stellten wir die Hypothese auf, dass dieses Enzym in einem sehr raschen Umsatz begriffen ist und dass die metabolische Regulation

an ihrer de novo-Synthese eingreift. Es bekannt, dass manche Leberenzyme Halbwertszeiten zwischen zwei und fünf Stunden besitzen. Das heißt, dass in dieser Zeitspanne die Hälfte des betreffenden Enzyms abgebaut und auch neu synthetisiert wird.

Und nach früheren Beobachtern Regions in unseren Laboratorium, wonach innerhalb einer Fastenperiode von nur fünf Stunden der HMG-CoA-Reduktasegehalt der Rattenleber bereits auf ein Drittel des Ausgangswertes abgesunken war, berechnete sich auch für dieses Enzym eine Halbwertszeit von nur etwa drei Stunden.

Daraus folgt aber, dass der Reduktasespiegel nur dann konstant bleiben kann, wenn durch fortgesetzte Neubildung des Enzyms der fortgesetzte Abbau des Enzyms kompensiert wird. Und das führt zu dem hier gezeigten Bild, dass eben Fastenkolesterol, Fütterung und Gallensäuren auf die neue Synthese einwirken, wenn die, sie bremsen diese Synthese

und damit kommt es eben zu einem Absinken des Enzymspiegels in dem Organ. Und die Beteiligung des Eiweißstoffwechsels an der Regulation der Cholesterol-Synthese zeigte sich auch bei Untersuchungen zum täglichen Rhythmus der Enzymaktivität.

Das nächste Bild, bitte. Bei der Messung des Einbaus von Essigsäure in Cholesterol durch Gewebsschnitte aus Rattenleber mit der Warburgschen Gewebsschnittechnik, die von Dr. Backe in meinem Laboratorium vor Jahren durchgeführt wurde, ergab sich, dass dieser Einbau während der Nachtstunden sehr viel schneller erfolgt

als während des Tages. Hier ist aufgetragen die Inkorporation von Acetat in Cholesterol, bezogen auf 500mg Gewebe in der Stunde. Sie sehen, dass hier der Einbau in der Nacht, das sind die Tageszeiten aufgetragen, in der Nacht sehr viel rascher erfolgt als am Tag.

Hier ist Mittag, da ist eine niedrige Aktivität, Mittannacht hohe Aktivität. Das heißt, die Fähigkeit zur Cholesterol-Synthese pendelt zwischen einem Minimum in die Mittagszeit und einem Maximum um Mitternacht. Die Beteiligung der Proteinsynthese an diesem Rhythmus

ergab sich daraus, dass der Anstieg der Enzymaktivität in den Nachtstunden durch Injektion von Zykohexamid oder einem bekannten Hemmstoff der Proteinsynthese oder auch durch andere Hemmstoffe der Proteinsynthese unterbunden werden kann.

Und interessanterweise, dass auch eine Fütterung einer Diät, die 1% Gallensäuren enthielt, dieser Anstieg ebenfalls unterbunden werden konnte. Hier ist ein Versuch, wo die Ratten mit Gallensäuren gefüttert wurden, mit einer Diät, die Gallensäuren enthält. Sie sehen, auch hier kommt dieser Anstieg nicht mehr zustande.

Es kommt an einem Absinken der Enzymaktivität. Und dass auch hier die rhythmischen Erscheinungen der Inkorporation von Acetatin-Cholesterol auf Änderungen im HMG-QA-Reduktase-Gehalter lieber zurückzuführen sind, wurde dann von Hambrecht nachgewiesen. Das nächste Bild hier ist aufgetragen, die Enzymaktivität, spezifische Aktivität der Leber.

Tageszeit, dunkel, hell Periode. Und Sie sehen, dunkel Periode, hohe Aktivitäten aufgetragen. Bitte bemerken Sie die Zahlen 10, 30, 70, 50 und am Tag um die Mittagszeit nur 10 oder unter 10 Aktivitätseinheiten.

Das heißt, der Enzymspiegel zeigt den gleichen täglichen Rhythmus wie die Geschwindigkeit der Cholesterolbiosynthese. Und auch diese Beobachtungen sind inzwischen in anderen Laborteuren bestätigt worden. Und im täglichen Rhythmus der HMG-QA-Reduktaseaktivität

spiegelt sich die allgemeine Aktivität der Ratten wieder, die als Nachttiere während der Nacht aktiv und unter Tagsträge sind. Es lag deshalb nahezu prüfen, ob der Wechsel von Licht zu dunkel als Zeitgeber für den rhythmischen Vorgang dient.

In dieser Versuchsreihe, die Hanbrecht und Huber unabhängig durchführten, wurden die Tiere zuerst an einen Beleuchtungsrhythmus adaptiert, welcher dem normalen Tag folgte. Dann wurde der Beleuchtungszyklus um 12 Stunden verschoben.

Das heißt, Dunkel- und Hellperiode wurden ausgetauscht. In den Tagen nach der Phasenverschiebung wurden dann die Essgewohnheiten der Ratten und der HMG-QA-Reduktasespiegel ihrer Lebern gemessen.

In der nächsten Figur ist die Futteraufnahme der Tiere innerhalb von 24 Stunden in die prozentuale Futteraufnahme zwischen 19 und 7 Uhr, das ist die Kurve 1, und zwischen 7 und 19 Uhr die Kurve 2 geteilt.

Sie sehen aus dieser Kurve, aus diesem Bild, dass es etwa sechs bis sieben Tage dauerte, bis die Tiere sich an den neuen Hell-Dunkelwechsel adaptiert hatten. Das heißt, am ersten Tag aßen sie noch während der Hellperiode sehr viel,

Dunkelperiode wenig, also ganz verschieden von der Normalratte, die ja im Dunkeln viel isst, und in der Hellperiode wenig. Aber innerhalb sechs bis sieben Tage hat sich die Sache ausgeglichen, dann waren sie wieder, benahmen sich wieder, hatten sich adaptiert, nachts viel zu essen, zu fressen, und am Tag wenig, also im Hellen.

Ich will nicht nachts, ich will sagen, im Dunkeln viel zu fressen, in der Hellperiode wenig. Und parallel, das nächste Bild bitte, parallel zu den Messungen der Futteraufnahme, wo er die Aktivität der HMGA-Reduktase in den isolierten Lebermikrosomen bestimmt,

und zwar um 24 Uhr, das ist die Kurve 1, und um 12 Uhr, also um die Mittagszeit, das ist die Kurve 2. Das lässt sich wiederum aber aus dieser Figur entnehmen, dass auch hier der Austausch von hoher und niedriger Enzymaktivität allmählich vonstattengeht und ziemlich exakt

den Veränderungen in der Futteraufnahme folgt, die wir vorhin gesehen haben. Auch hier war nach sieben Tagen, hier ist die Zeit in Tagen aufgetragen, auch hier war nach sieben Tagen die Werte der Enzymaktivität im neuen Hell-Dunkel-Zyklus vollständig angepasst

und ändert sich deshalb während einer zweiten Beobachtungsperiode von sieben Tagen nicht mehr. Hier ist noch mal 14 Tage die Aktivität gemessen worden, da hat sich nichts mehr verändert. Beim Vergleich des Rhythmus der Enzymaktivität in normalen Ratten und resynchronisierten Ratten

nach Ablauf einer Adaptationsperiode von 14 Tagen zeigten die beiden Kurven weitgehend über einstimmenden Verlauf. Das nächste Bild, bitte. Hier sind die normalen Tiere und die umgestellten Tiere. Die Normaltiere sind die Kurve 2, die umgestellten Tiere sind die Kurve 1.

Sie zeigen den gleichen Verlauf, die beiden Kurven, jedoch wie natürlich zu erwarten, mit einer Phasendifferenz von 12 Stunden. Mit diesen Experimenten war es bewiesen, dass der Wechsel zwischen Licht und Dunkel den Zeitgeber für den täglichen Rhythmus der HMGQA-Reduktaseaktivität darstellt,

wie das auch bei vielen anderen rhythmischen Prozessen gefunden wurde. Allerdings bleibt damit die Frage noch offen, ob der Hell-Dunkel-Rhythmus selbst den Rhythmus der Enzymaktivität synchronisiert, oder ob er nur einen endogenen Zirkadianen-Rhythmus,

also ungefähren Rhythmus der Tiere, auf den 24-Stunden-Rhythmus der Beleuchtung einstellt. In den besprochenen Versuchen hat es sich ergeben, dass die Tiere in der Dunkelperiode viel Futter aufnehmen und nur wenig in der Hellperiode. Deshalb sich die Frage erhob, ob die Nahrungsaufnahme

die Periode der erhöhten Enzymaktivität induziert oder umgekehrt, ob Nahrungsmangel während der Hellperiode Enzymrepression, die Verniedelung der Enzym-Synthese verursacht. Und das nächste Bild.

Dieser Annahme lässt sich entgegenhalten, dass auch in Ratten, die für 24 Stunden gehungert hatten, rhythmische Veränderungen der Reduktaseaktivität zu sehen sind. Hier ist also die Aktivität bei Hungertieren aufgetragen und sehen auch hier im Dunkeln höhere Aktivität als in der Hellperiode.

Wenn auch, wie aus den Zahlen an der Ordennate ersichtlich ist, die Amplitude der Oszillation wesentlich erniedrigt ist. Sie erinnern sich, ich hatte Sie vorhin darauf aufmerksam gemacht, vorhin lag der Maximalwert bei 50 bis 70 Enzymeinheiten, hier liegt der Maximalwert zwischen zwei und drei Enzymeinheiten,

also sehr viel niedriger. Aber was mir ankommt hier ist, dass trotzdem noch ein solcher rhythmischer Prozess zu beobachten ist. Aufgrund dieses Befundes kann kein Zweifel bestehen, dass das Potential für den Enzym-Rhythmus auch in Hungerratten vorhanden ist,

aber die Aufnahme von Futter ist notwendig, um diesen Rhythmus voll zur Entfaltung zu bringen. Die Existenz eines endogenen von der Futteraufnahme unabhängigen Rhythmus hat zu der Vermutung geführt, dass an dieser Erscheinung Hormone beteiligt sind. Diese Vermutung hat sich allerdings bisher experimentell noch nicht bestätigen lassen.

Adrenalektomie, also Entfernung von Nebennieren, ist ohne Einfluss auf den Reduktaserhythmus. Was bedeutet, dass dieser Rhythmus weder durch die Corticoidhormone des Nebennieren Rinde noch durch die Catecholamine der Nebennieren Medulla gesteuert wird?

Ebenso scheint das epiphysiale System, dessen sekretorische Aktivität durch Ausschaltung der beiden oberen Zervigalgangeln beeinflussbar ist, keine Wirkung auf die Aktivität des Enzyms zu haben.

Es bedarf mithin weiterer Untersuchungen, um die Frage nach der Beteiligung von Hormonen am Enzym-Rhythmus zu beantworten. Die biochemischen Befunde zusammenfassend lässt sich feststellen, dass aufgrund umfangreicher Untersuchungen die Rolle der HMG-CoA-Reduktase

als Kontrollpunkt der Cholesterol-Synthese im Säugetierorganismus gesichert ist. Die Kontrolle wird durch Veränderung des Enzym-Spiegels ausgelöst, woraus hervorgeht, dass die Synthese oder der Abbau dieses Schrittmacherenzyms der Cholesterol-Synthese innerhalb weiterer Grenzen variiert werden kann.

Sowohl die Experimente an Tieren, die nach Hunger oder Fütterung von Cholesterol oder Gallensäuren untersucht wurden, wie auch die Versuche über den täglichen Rhythmus des Enzymgehalts in der Leber, machten es klar, dass Induktion oder Repression der Enzym-Synthese

die dominierende Rolle spielen. Weitere Versuche müssen nun klären, an welchen der einzelne Schritte der Proteinsynthese die Kontrolle einsetzt, ob es den Transkriptionsschritt, das heißt das Kopieren der DNS in die spezifische Botschaft oder Messenger,

RNS, oder ob es den Translationsschritt, das heißt die geordnete Aneinanderreihung der Aminosäuren in das Enzymprotein an den Ribosomen betrifft. Ob solche Untersuchungen dann auch zur Entwicklung von Arzneimitteln führen,

welche spezifisch die Kontrollstellen der HMG-QA-Reduktase-Synthese beeinflussen, ist eine offene Frage. Sollte dies gelingen, dann wäre vielleicht auch der Zeitpunkt gekommen, dass die Medizin Hypercholesterolemien auf rationaler Grundlage behandelt

und damit einen der gefährlichen Risikofaktoren der Arteiosklerose ausschalten kann. Nun zu letzt noch ein, das letzte Bild bitte, den Namen der Herren und Damen, die ich im Laufe meines Vortrags genannt habe,

Peter Back, der also bei Untersuchungen über die Cholesterol-Synthese mit Leberschnitten den Rhythmus der Acetatinkorporation entdeckt hat. Nancy Bucher, die Gast aus Amerika, die kurze Zeit bei uns war, die damals das Problem der HMG-QA-Reduktase-Regulation zu uns brachte.

David Regen, der den raschen Umsatz, der die kurze Halbwertszeit des Enzyms in der Leber festgestellt hat. Und dann Bernd Hambrecht, der als Doktorand bei mir war, der dann aber das Thema mitgenommen hat, zwar noch im selben Haus,

aber selbstständig bearbeitet und hier zusammen mit Jochen Huber vor allen Dingen die Frage der hormonellen Regulation der Enzymaktivität studiert hat. Also Huber ist eigentlich ein Enkel von mir, ist nicht ein Sohn wie Hambrecht, sondern ein wissenschaftlicher Enkel. Und die Frage, wenn man sich mit Cholesterol-Synthese beschäftigt,

passt sehr gut in die alte Arbeitsrichtung des Münchner Institutes, wo ja Heinrich Wieland sich mit der chemischen Struktur der Gallensäuren wie Herr Auhagen einleitend, sagt, intensiv beschäftigt hat. Nun, über Heinrich Wieland als Zwischenperson zu Bernd Hambrecht,

Jochen Huber, ist also eine Generation von vier, eine Reihe von vier Generationen.