What is the name of this?
Liebe Kolleginnen und Kollegen, guten Morgen.
Ich begrüße euch alle sehr herzlich, freue mich euch zu sehen.
Ich darf mich kurz vorstellen, mein Name ist Manfred Schmidbauer, ich bin Neurologe, Psychiater
und Neuropathologe und Sie werden sich die Frage stellen, warum erzählt uns der was über
die Zelle.
Ich habe viele Jahre am Hirnforschungsinstitut gearbeitet und dort mit Zellphysiologie natürlich
sicher zu tun bekommen.
Das heißt, das waren molekularbiologische Arbeiten und die erfordern, dass man sich
mit der Zellphysiologie auseinandersetzt.
Mir ist es wichtig, dass Sie von vornherein wissen, Fragen sind immer erlaubt und erwünscht.
Bitte fragen Sie, wenn irgendwas unklar ist, sagen Sie es mir, wenn das Tempo nicht passt.
Es ist gerade am Anfang wichtig, dass man sich ein bisschen einstimmt und wie gesagt,
fragen Sie.
Wir haben im Organisatorischen nicht sehr viel zu berichten.
Grundsätzlich sind die Folien, die Sie haben, die Referenz und die Voraussetzung für die
Prüfung.
Das heißt, Sie werden nichts geprüft, jedenfalls in meinem Abschnitt nicht, was nicht in den
Folien vorkommt.
Also darauf können Sie sich verlassen.
Es ist aber trotzdem manchmal ganz gut, wenn man die Lehrbücher, die ich Ihnen dann noch
zitieren werde, heranzieht, falls irgendwas unklar geblieben ist oder die Folien nicht
ausreichend selbst erklärend waren.
Beispiele aus der Pathologie und aus der Klinik sind grundsätzlich nicht Prüfungsstoff.
Das heißt, ich möchte Ihnen nur gerne zeigen, wozu Sie das alles wissen sollen.
Das heißt, wir schaffen von Anfang an Querverbindungen zur Klinik, damit klar ist, wo Sie das anbinden
können und Sie werden sehen, dass sich das in den nächsten Modulen dann, jedenfalls
soweit ich Sie unterrichte, wiederholt.
Das heißt, Sie kriegen immer wieder Reminiszenzen von den ersten Modulen für die nächsten und
weiteren.
Das heißt also, alles, was wir jetzt durchbesprechen, ist tatsächlich klinikrelevant.
Wir werden es auch so machen, dass bei jedem neuen Block die Inhalte vom letzten Mal kurz
rekapituliert werden.
Das heißt, wenn Sie dann zu Hause noch irgendwelche Unklarheiten haben, nicht wissen, wie das
gemeint war, dann rekapitulieren wir das und Sie können Ihre Fragen stellen.
Am Ende vom Gesamten machen wir sozusagen ein Repetitorium in dem Sinn, dass Sie bitte
Fragen stellen.
Also am Ende nicht darauf warten, dass jetzt der ganze Stoff noch einmal rekapituliert
wird, das wäre einerseits langweilig und andererseits auch zeitraubend, sondern Sie
überlegen sich bitte, was Sie am Ende noch wissen möchten und das besprechen wir dann.
Zur Literatur.
Wie gesagt, die Folien sind die Säule, auf der wir aufbauen.
Es gibt dieses ausgezeichnete Lehrbuch der molekularen Zellbiologie von Alberts.
Den gibt es in Deutsch und in Englisch.
Der Deutsche heißt auch kleiner Alberts, was bedeutet, er ist nur so dick, der andere
ist so.
Fragen Sie mich das bitte nicht.
Hat es schon jemand?
Also dieser Alberts, die deutsche Version, die kürzere, ist ausreichend und als Nachschlagewerk
für Sie sicher auch in weiterer Zukunft relevant.
Ein Physiologiebuch ist immer gut, da müssen Sie nicht unbedingt das von Urban und Fischer
haben.
Ihr bekommt Themen hochgeladen, stimmt das?
Ja, also wenn da ein Physiologiebuch angeboten wird, dann können Sie auch gerne das verwenden.
Das ist halt das, wo ich einen Teil der Folien herhabe.
Vergleichende Tierphysiologie ist nicht verbindlich.
Ich möchte Ihnen nur zeigen, dass sich vom Bakterium zum Menschen manche Dinge drastisch
und andere ganz wenig verändern.
Zum Beispiel sind die ganzen Insulinforschungen an der vulgären Hausfliege gemacht worden.
Also die DNA-Analysen zum Insulin stammen nicht vom Menschen, sondern stammen von der
Fliege.
Und auch dort schaut das Insulin so aus wie bei uns.
Natürlich interessiert uns in erster Linie das Eukaryote-Zellmuster.
Eukaryote-Zellen, wie sie in unserem Organismus vorkommen.
Aber es gibt dann eben auch, und Sie werden sehen in deprimierender Zahl, Bakterien in
Eukaryotenorganismen, die also auch unser Thema sind.
In Wahrheit ist die Koexistenz zwischen Eukaryoten und Bakterien eine Grundlage des Lebens und
sollte eigentlich auch als solche betrachtet werden.
Bakterien sind nicht immer schädlich.
Wenn Sie also diese Modellvorstellungen auf Zellebene verstanden haben, dann werden Sie
sich leichter tun, Krankheiten zu verstehen in Ihrem Baktomechanismus und in Ihrer Erscheinungsform.
Schauen wir uns die innere Organisation der Eukaryotenzelle mal an.
Da ist es grundsätzlich wichtig, die Organellen zu kennen, die einzelnen Zellorganellen.
Das werden Sie zum Teil in Ihrem Biologieunterricht schon gelernt haben.
Andererseits ist es so, dass diese Membranen hier ein ganz wichtiges Etwas sind.
Membranen sind vom Aufbau in Uniform zwischen der Oberfläche, also den Oberflächenmembranen,
und den Membranen, die die Zellorganellen umgeben.
Die sind im Grundsatz gleich gebaut.
Und zwar so.
Wenn Sie sich diese Zelle anschauen, dann sieht man da gleich mal, dass der Grafiker
von der allgemeinen Abstraktion in eine Spezialform gewechselt hat.
Wenn man sich so eine Zelle vorstellt, dann versteht man nicht genau, was das hier soll.
Die Organellen da drinnen brauche ich Ihnen nicht herbeten.
Die können Sie natürlich ablesen.
Aber was würden Sie denn sagen, was könnte das für eine Zelle sein?
Ich möchte gerne, dass Sie von Anfang an lernen, von der Bauform auf die Funktion
zu schließen, wissen Sie?
Und das wäre hier so ein Beispiel dafür.
Was könnte das für eine Zelle sein?
Was könnte die so tun?
Bitte, Frau Kollegin.
Eine Epithelzelle ist richtig.
Das heißt, sie hat gewissermaßen eine Plattform, auf der sie aufsitzt.
Darunter würde dann eine Basalmembran kommen und dann irgendwas anderes.
Und was sagen Sie zu dem da oben?
Oberflächenvergrößerung.
Genau, das ist das Stichwort.
Nicht jede Zelle braucht so etwas.
Sie werden sehen, im Nervensystem ist die Oberflächenvergrößerung auf eine andere
Art und Weise gelöst.
Dort brauchen wir das, um viele Kontaktstellen herzustellen zwischen Nervenzellen.
Hier ist diese Oberfläche beträchtlich vergrößert und das könnte was für einen
Sinn haben.
Resorption.
Resorption, gegebenenfalls auch sonstige Oberflächenaustauschvorgänge.
Aber Resorption ist eine gute Idee.
So, schauen wir mal, wie ist denn so eine biologische Membran aufgebaut, die, wie gesagt,
an den Oberflächen und an den Organellen gleichermaßen vorkommt und in gleicher Form
gebaut ist.
Aufgebaut aus Lipiden und aus Proteinen.
Und die Lipide sind in einer Doppelschichte angeordnet.
Das heißt, wir haben Doppelmembranen.
Diese Doppelmembranen haben eine spezielle Ausrichtung.
Das heißt, die Form, wie das in einem Fluidum, in einem flüssigen Medium sich verhält,
ist durch die Lipophilität bzw. die Hydrophilie festgelegt.
So richten sich dann die einzelnen Moleküle aus und sie sind relativ undurchlässig für
wasserlösliche Moleküle.
Und das ist wahrscheinlich welchem Bestandteil geschuldet?
Der Lipidkomponente.
Lipide sind nicht hydrophil.
Wenn Sie irgendwelche Lipide irgendwo hineinschmeißen, dann orientieren sich die aneinander und weg
von der Oberfläche, von der wässrigen Oberfläche.
So, das sehen Sie hier.
Grundsätzlich haben wir außerhalb der Zelle und nach innen hin wässriges Medium.
Also das Zytoplasma ist mehr oder minder wasserangenähert und so ist es auch der extrazelluläre Raum.
Und dazwischen haben wir diese Doppelschichte.
Hier sind nur Lipide abgebildet.
Hier sehen Sie beide Bestandteile.
Die Lipide hier wieder in rot und in grün.
Diese Proteine in unterschiedlicher Bauform.
Wichtig ist, da sind gleich einmal insofern markante Beispiele gebracht, als die alle
miteinander transmembranal sind.
Das heißt, sie gehen von einer Oberfläche zur anderen durch, durch das gesamte Doppellager
durch.
Hier.
Ja.
Aufpassen, nicht alle Proteine, die in der Membran drinnen liegen, sind so transmembranal.
Das heißt, es gibt welche, die haben nur Anschluss an die eine oder an die andere Oberfläche
und nicht zwingend tunnelartig durch beide Oberflächenberührungen charakterisiert.
So.
Wir haben gesagt, Lipide richten sich nach ihrer hydrophoben Verhaltensweise aus.
Das heißt, die hydrophoben Elemente, die wir dann gleich näher besprechen werden,
weisen ins Innere.
Also wenn das eine Doppelmembran ist, dann haben wir die Lipide, die zueinander stehen.
Und an der Oberfläche gibt es hydrophile Kopfstrukturen, die eben dann die Berührung
mit der wässerigen Phase ermöglichen.
Kurze Zwischenfrage, Tempo geht so?
Gut.
Also, hier haben wir so etwas, ein Lipidelement, eine Kohlenwasserstoffkette.
Sehen Sie, dieses lange Ding ist eine Kohlenwasserstoffkette.
Das ist der hydrophobe Anteil.
Der weist nach innen, gegen die zweite Lipidschichte.
Und hier der hydrophile Anteil, der nach außen steht.
Wenn Sie also solche Moleküle ins Wasser schmeißen, dann orientieren sich die sofort
in dieser Art und Weise, dass die lipophilen Teile nach innen drehen.
Das wäre so eine Anordnung.
So etwas kann man machen.
Man nimmt so eine Membranlipide, schmeißt die in die wässerige Phase und schon orientieren
sie sich in dieser Art.
Das ist auch deswegen wichtig, nicht weil wir daraus experimentell irgendwelche Ansätze
schaffen können, sondern es ist auch deswegen wichtig, weil sich Membranen, wenn sie einen
Schaden erleiden, per se wieder so einrichten.
Das heißt, wenn ein Membranschaden entsteht, dann wird sofort ein kleiner Membranschaden
jedenfalls auf die Art korrigiert, dass sich die Moleküle um den Schaden herum zunächst
einmal anlagern und dann diese Ausrichtung annehmen.
Also kleine Risse in Membranen, Sie müssen sich vorstellen, das ist ja ein mechanisch
hochbelasteter Bereich mit Zug- und Scherungskräften und anderen Wirkungen, Druck.
Da entstehen ununterbrochen kleine Risse.
Wenn man dafür eine gewissermaßen energieverbrauchende Korrekturform hätte, dann würde man hier
wesentlich viel Energie verbrauchen für rein diese Reparaturvorgänge.
Deswegen sind die gewissermaßen autoregulativ und brauchen nichts weiter als eben die Ausrichtung
in der Phase.
Das zweite, eine Membran, so wie wir uns eine Membran vorstellen, ist eigentlich im Prinzip
kein gutes Bild für das, was an einer Zelloberfläche vorliegt und auch an den Organellen.
Nämlich, es ist nicht etwas Stares, sondern eine Membran ist fluide.
Das heißt, es ist so wie eine hochvisköse Oberfläche, die sich bewegt, die dauernd
in Bewegung ist, trotzdem eine hohe mechanische Festigkeit zeigt.
Und es ist das deswegen wichtig, weil die Fluidität einer Zellmembran möglichst stabil
gehalten werden muss.
Das heißt, die sollte nicht variieren.
Sie variiert aber oder ist im Risiko zu variieren, wenn die Temperatur schwankt.
Das heißt also, wenn Sie eine Temperaturschwankung haben, dann haben Sie unter Umständen eine
kritische Bedrohung der Fluiditätsparameter.
So, jetzt Frage, warum ist das für einen Menschen relevant?
Die Zeit ist auch entsprechend dafür.
Gott sei Dank hat man noch keine akustischen Hinweise, dass es so weit ist.
Was fällt Ihnen zur Grippezeit ein?
Fieber, genau.
Fieber ist also im Prinzip physikalisch ein hyperthermer Zustand.
Wir gehen mit der Temperatur in die Höhe.
Die Frage ist, warum tun wir das?
Frau Kollegin sagt, um den Körper zu schützen.
Das stimmt, aber inwiefern schützt das den Körper?
Richtig, genau.
Das heißt, Mikroorganismen, besonders Bakterien, sind so wie wir auch von einer bestimmten Betriebstemperatur
gewissermaßen abhängig.
Und wenn man die Körpertemperatur in die Höhe treibt, dann ist das für das Bakterienwachstum,
für die Proliferation und für die Funktion beeinträchtigend.
Aus dem Grund sind diese kleinen, relativ kleinen Temperaturschwankungen von unseren
36,5 auf 42 schon bakteriostatisch.
Das heißt, die Bakterien werden unter diesen Umständen in ihrer Proliferation gehemmt.
Das werde ich Ihnen später mal erklären, wie wir an dieser Temperaturschraube drehen.
Oder weiß das jemand?
Wer macht denn, dass die Temperatur sich ändert?
Der Hypothalamus.
Der Hypothalamus ist ein Teil im Gehirn, der einen Sollwert eingestellt hat.
Und wenn nun zum Beispiel irgendwo eine Entzündung läuft, ja, Sie hätten eine, sagen wir, Bronchitis,
bleiben wir gleich einmal bei Herbstwetterlage.
Dann kommt es dort zunächst zu einer Vermehrung von Entzündungssignalmolekülen, das sind
die sogenannten Zytokine, die gelangen ins Blut und über das Blut zur Blut-Hirn-Schranke
und verstellen dort gewissermaßen im Hypothalamus die Solltemperatur auf höher.
Die früheren Mediziner, die noch nicht so viele Hilfsmittel hatten, haben immer genau
sagen können, wann eine Krankheit bei einem Patienten gewissermaßen noch in Fortschreitung
ist und wann sie sich rückbildet.
Anhand der Fieberphänomene.
Was machen wir denn, wenn wir krank werden?
Sie werden also jetzt krank, leider, hoffentlich nicht, und die Temperatur steigt an.
Was geschieht denn dabei?
Wie fühlen Sie sich denn außer schlecht?
Müde, erschöpft, ist alles richtig.
Aber Sie fühlen sich auch, es ist Ihnen kalt, obwohl es eigentlich in dem Raum die übliche
Temperatur hat.
Es ist Ihnen deswegen kalt, weil Ihr Hypothalamus die Solltemperatur höher einstellt.
Und die Frage nun, wie kommen Sie zu dieser höheren Temperatur?
Wie entsteht die dann?
Was machen Sie, wenn Ihnen kalt ist?
Genau, das kältet Sie dann.
Und warum macht das Temperatur?
Entschuldigen Sie?
Richtig, das heißt, die vermehrte Muskelarbeit gibt Wärme ab.
Und diese vermehrte Wärme, die bunkern wir.
Deswegen werden wir in dieser Phase nicht schwitzen.
Und daran haben die alten Kliniker erkannt, die Krankheit ist noch in Progression.
Die Haut ist trocken, der Patient schwitzt nicht, er fröstelt und so erreicht er die
hohe Solltemperatur.
Wenn er dann gesund wird, macht er was?
Und wie kriegen wir die schnell wieder runter?
Indem wir schwitzen.
Das heißt, die oberflächliche Abdampfung von Wärme reduziert die Temperatur sehr rasch
und wir sind wieder dort, wo wir hin sollen.
Sie werden dann noch sehen, es ist eine Hyperthermie, ist für den Organismus nicht angenehm.
Ich meine, wir wollen zwar die Bakterien loswerden oder Viren deformieren, aber es ist für den
Organismus auch anstrengend und deswegen ist ein protrahiertes Fieber nicht im Sinne biologischer
Nützlichkeit.
Okay, so, mit anderen Worten, wenn wir also in gewissem Rahmen Schwankungen der Temperatur
haben und das eine gewisse Funktion erfüllt, dann müssen wir die Fluidität konstant halten,
obwohl die Temperatur dagegen wirkt.
Ja, also wenn es kalt wird, dann wird die Fluidität höher oder niedriger.
Ja.
Ja.
Die Frau Kollegin fragt, wie das bei einem Herzinfarkt funktioniert, dass man da kaltschweißig
wird.
Das ist ein Mechanismus, der anders läuft.
Das sind dann Sympathicus Parasympathicus Dysbalancen.
Das heißt also, unter solchen Umständen, schmerzgetriggert, stressgetriggert, wird
der Sympathicus aktiviert und das macht dann Veränderungen der Pseudomotoren, also der
schweißsekretionszuständigen Hautelemente und dann kommt das.
Aber die Frage ist gut.
Das hat mit dem Temperaturregulationsmechanismus nichts zu tun.
Also, Fluidität, wenn die Temperatur runtergeht, wird die Fluidität höher oder niedriger?
Niedriger, gescheit.
Das heißt, ihr merkt es euch einfach so, Temperatur geht runter, bei Wasser irgendwann
einmal friert das Ding und vorher nimmt die Viskosität etwas zu.
So ist es da, die Fluidität wird weniger.
So, bitteschön.
Ja, sehr gut.
Frau Kollegin fragt, ob das mit dem Cholesterol irgendwas zu tun hat.
Antwort, ja, zeige ich Ihnen gleich.
So, schauen wir mal, wodurch kann die Fluidität reguliert werden?
Zunächst einmal ist es so, dass Kohlenwasserstoffketten, wenn sie gesättigt sind, bitte aufpassen,
das ist nicht so wichtig, wenn sie gesättigt sind, haben sie zwei so gerade ausgerichtete
Ketten.
Wenn eine ZIS-Doppelbindung eingesetzt ist, dann wird dieses eine Teil von der Kohlenwasserstoffkette
nach außen abgelenkt.
Das ist ungefähr so wie in Schönbrunn im Schlosspark, wenn da wieder einmal Selfies
gemacht werden.
Da steht man so da mit dem Ding und so.
Und so ungefähr ist es hier.
Die Frage, was bringt das?
Wenn dieses eine Teil da so abgespreizt wird, dann wird der Abstand zwischen den Kohlenwasserstoffketten
größer.
Das heißt also, die Packungsdichte nimmt ab und das verändert die Fluidität nach oben.
Das heißt, so wird das ganze Ding wieder fluider.
Und das kann, wenn die Fluidität dann zu hoch wird, auch wieder zurückgenommen werden.
Das heißt, diese ZIS-Formation wird aufgelöst und wir haben dann wieder eine regulär gesättigte
Kette.
Das heißt also, diese Kombination von ZIS-Formationen und geraden Ketten ist ein Teil der Fluiditätsregulation.
Ein zweiter Teil ist, je länger diese Ketten sind, umso niedriger wird die Fluidität.
Also möchte ich viel Fluidität haben, dann werden solche Ketten, wie wir sie da gesehen
haben, gekürzt.
Und der dritte Mechanismus ist, wie die Frau Kollegin schon richtig gesagt hat, im Zusammenhang
mit dem Cholesterolmolekül zu sehen.
Cholesterolmoleküle, zeige ich Ihnen gleich, die sind dazu da, dass wir, ich kurz einmal
vor, dass hier wäre das, diese Cholesterolmoleküle werden zwischen die Kohlenwasserstoffformationen
eingebaut und geben dem Ganzen eine gewisse Starre.
Das heißt, die ZIS-Formation und die Kettenlänge, oder die geringe Kettenlänge, sagen wir so,
macht die Fluidität höher und die Zunahme der cholesterolintegrierten Moleküle macht
sie niedriger.
Also wenn Sie weniger Fluidität wollen, dann wird mehr Cholesterol in die Membran eingebaut.
Also, Erhöhung der Fluidität durch ZIS-Formationen und Verkürzung der Ketten und Reduktion der
Fluidität durch Vermehrung der Cholesterolmoleküle in diesem Verband.
Lipide können sich in dieser Art und Weise, wie das hier steht, bewegen.
Das heißt, sie sind eigentlich dauernd in Bewegung.
Es ist nicht so, dass die Starre da drinnen stehen.
Wir haben ja schon gesagt, Fluidität bedeutet ja, dass sich die Membran als Ganze bewegt.
Hier steht, und ich muss Sie bitten, das zu entschuldigen, das ist eben im Lehrbuch so,
dass das selten passiert, ist eigentlich nicht ganz korrekt.
Diese Flip-Flop-Bewegung, wo das Innere nach außen gedreht wird, das ist eigentlich etwas,
was durchaus in der Regulation und Signalisation Bedeutung hat.
Sie müssen sich vorstellen, wenn sich so ein Element so umdreht, dann werden bestimmte
Oberflächen mit der äußeren, wässrigen Phase in Berührung gebracht.
Und das kann unter Umständen ein Signal sein für irgendein andockendes Molekül, für
einen Antikörper, für irgendetwas, was auf einen Rezeptor draufspringt, wenn man so will.
So, damit haben wir das Cholesterin auch besprochen, wie Sie das richtig vorgeschlagen haben.
Und noch einmal, Sie sehen das hier.
Und immer wieder sind die Zys-Formationen irgendwie in den Illustrationen etwas überrepräsentiert,
denn zwischendurch sind natürlich immer gerade Ketten da.
Man sieht, dass die Form der hydrophilen Köpfe, die also nach außen schauen, unterschiedlich
ist.
Auch das hat sehr oft Signalkarakter und ist notwendig, um da irgendwelche Oberflächenprozesse
in Gang zu bringen.
Also Signalisationselemente.
Sie werden sehen, dass das in der gesamten Physiologie eine eminente Rolle spielt, nicht
nur in der Neurologie.
Und da sind unter Umständen bestimmte Moleküle beispielgebend, wie zum Beispiel hier das
Inositolphospholipid.
Ein wichtiges Bauelement in dieser Oberfläche ist die Lipid-Flossbildung.
Das heißt, innerhalb dieser viskösen Membran bewegen sich wie ein Floss in einem Fluss
oder See bestimmte Teile, wo die Lipide auch längere Ketten haben.
Und dafür sind die da, dass sie bestimmte Verbindungen zu anderen Zellen herstellen
bzw. bestimmte Funktionen tragen, die aufgebaut und wieder abgebaut werden können.
Es ist also auch so, dass ein Lipid-Floss nichts Statisches ist, sondern wenn man es
braucht, ist es da, braucht man es nicht, wird es abgebaut und die Bestandteile werden
in die Membran integriert.
Also Sie sehen, die haben längere Kohlenwasserstoffschwänze und deswegen sind sie dicker, kompakter und
werden in der Gesamtmembran mit speziellen Funktionen befasst.
Ein wichtiges Etwas, das eigentlich keine Organelle ist, weil es keine Doppelmembran
besitzt, ist das Lipidtröpfchen.
Ein Lipidtröpfchen ist wofür gut?
Und in welchen Zellen kennen Sie das denn zum Beispiel?
Keine Idee.
Es ist so, dass als markantes Beispiel bei Leberfunktionsüberforderungen, sagen wir
es mal so, sei es dietetisch, jemand trinkt ein bisschen mehr als im Guttut, Alkohol,
das führt zu einer Veränderung des Stoffwechsels in der Zelle und das führt dazu, dass dort
Lipid im Überschuss entsteht und in Tröpfchenform abgelagert wird.
Das heißt, im Zytoplasma sind dann Lipidtröpfchen drin.
Das können Sie im Mikroskop sehen.
Bei einer Fettleber schaut man sich die Zellen im Mikroskop an und da sieht man in der Zelle
drinnen im Zytoplasma eben solche Lipidtröpfchen herumliegen.
Wenn das zu viel wird, dann entsteht eine reaktive Entzündung, ohne dass da irgendein
Erreger mit im Spiel ist, sondern einfach nur durch die Formveränderung der Zelle.
Diese Entzündung ist gewissermaßen der Switch zu einer chronischen Leberveränderung, die
letztlich dann in die Zirrhose führen kann.
Also eine dauernde Lipidüberlastung der Leberzellen ist gefährlich.
Bitte schön.
Der Herr Kollege fragt, ob sich die auch in Gefäßen ablagern können.
Ja, allerdings nicht in Tröpfchenform, sondern da gibt es die Möglichkeit, dass sich vorzugsweise
Cholesterolmoleküle einlagern.
Das ist die Basis der Atherosklerose.
Also es ist so, bei größeren Blutgefäßen, im Gehirn muss man da unterscheiden, da gibt
es Gefäßpathologien an den kleinen Teilungsgenerationen, die so einen Millimeter im Durchmesser haben
und den größeren.
Prinzipiell ist die Gefahr immer gegeben, dass durch den Blutfluss das Endothel Schaden
erleidet.
Da entstehen Endothel-Defekte und die können unter Umständen dazu führen, dass dort lokal
sich das Milieu ändert und Cholesterol ausfällt.
Dieses ausgefällte Cholesterol lagert sich unterhalb der Intima ein und dann wird das
Ganze immer dicker und so entsteht die Stenose, also die Verengung des Blutgefäßes.
Das kann unter Umständen mal aufbrechen und wenn so ein Cholesterol-Plagg aufbricht, was
wird dann passieren, glauben Sie?
Jetzt einmal rein formal.
Also es lagert sich das ein, das Ganze wächst, wächst, wächst, es entsteht eine Stenose
und irgendwann könnte das aufbrechen.
Und wenn das aufbricht, dann wird es vom Blutstrom natürlich mitgenommen und es entsteht eine
Embolie.
Also Sie sehen, das ist der Mechanismus einer symbolischen Streuung von gewissermaßen Fremdmaterial.
Irgendwo bleibt das Ding stecken und wenn das im Gehirn der Fall ist, dann haben Sie
dann einen Hirninfarkt.
Aus dem Grund schauen wir uns die Stellen an, wo solche Dinge vorzugsweise entstehen,
zum Beispiel die Halsgefäße hier.
Da können Stenosen sich entwickeln und wenn die einen bestimmten Grad erreichen, sind
sie gefährlich, weil dann nicht mehr genug Blut durchkommt.
Andererseits können sie aufbrechen und dann embolisieren.
Aus dem Grund wird das dann chirurgisch versorgt.
Also Lipittröpfchen sind etwas, was nicht nur schädlich ist, sondern es ist auch eine
Energiereserve.
Das heißt, in Mangelzeiten kann die Zelle auf ihre Lipittreserven zurückgreifen, beziehungsweise
sind die Lipittröpfchen auch dazu da, um Lipittbausteine, also Ersatzmoleküle, bereit
zu halten, um Membranschäden zu reparieren.
Also in diesem Umfang ist die Einlagerung von Lipittröpfchen in die Zelle nützlich.
Man kann auf die Art und Weise auf eine Reserve zurückgreifen und daraus dann Risse, Defekte
der Membran korrigieren.
So, jetzt seht ihr, so schaut so ein Lipittröpfchen aus.
Was wäre jetzt der Unterschied, wenn Sie sich das anschauen, so rein aspektmäßig,
zu einer Organelle?
Was ist der entscheidende Unterschied?
Bitte, Herr Kollege.
Genau, er sagt richtig, keine Doppelschichte.
Das heißt, wir haben hier die hydrophilen Köpfe, hier die hydrophoben Anteile und
bei jeder anderen Organellkonstruktion würde da drinnen jetzt noch eine zweite, gewissermaßen
spiegelverkehrt gelagerte Schichte kommen und das ist beim Lipittröpfchen nicht der
Fall.
Also, Lipittröpfchen sind in zweierlei Hinsicht wichtig, Bausteine für Membransynthese-Reparatur
und Brennstoffreserve.
Schauen wir uns jetzt die Doppelschicht in ihrer Funktion an einigen Beispielen an.
Bitte merkt euch, das sind die Grundelemente, drei Hauptklassen von Grundelementen, die
die Lipittkomponente in der Membran repräsentieren.
Phospholipide, Cholesterin, Glykolipide.
Ja, die drei.
Das haben wir schon besprochen.
Ich habe ja gesagt, Flip-Flop-Mechanismen sind dynamische Signalisationsmöglichkeiten,
sodass an der Zellaußenseite irgendein rezeptorgängiges Molekül koppeln kann.
Dazu brauchen wir das.
Zum Beispiel so, dass eine Zelle, wenn es der nicht gut geht, also sie ist, sagen wir
mal, kritisch an ihrer Stoffwechselgrenze angelangt, dann gibt es die Möglichkeit,
dass über so einen Flip-Flop-Mechanismus dieser Zustand, dieser beeinträchtigte Zustand,
nach außen signalisiert wird.
Das kann dann unterschiedlich beantwortet werden.
Im Zentralnervensystem ist es etwa so, dass eine Nervenzelle, die einen solchen Flip-Flop-Mechanismus
nutzt, von Mikrogliazellen, das sind Abwehrzellen eigentlich, eigentlich sind es Monozyten-Makrophagen,
und die empfangen das Signal und schotten diese Zelle ab, damit sie sich erholen kann.
Die wird gewissermaßen kurz in den Krankenstand geschickt und sollte dann ihre Basisfunktion
wieder aufnehmen, innerhalb von Stunden.
Beginnt das aber nicht, innerhalb von Stunden wieder seine Funktion anzuzeigen und fährt
diesen Flip-Flop-Signalisator nach innen, sondern der bleibt draußen, zeigt also weiterhin
an, dass an der Zelle, was nicht in Ordnung ist, die Biologie ist nicht sentimental, dann
wird die Zelle phagocytiert.
Das heißt also, wenn die längere Zeit nicht funktioniert, dann war es das mit ihrer Lebenszeit,
und das wird eben auf diese Art und Weise weitergegeben.
Ja, genau.
Also die Frage von der Frau Kollegin war jetzt noch einmal, also soll das bedeuten, der Flip-Flop-Mechanismus
signalisiert einen Schaden an der Zelle und löst Reparaturansätze aus?
Antwort ja, genau so.
Die Rotation und Flexion haben nicht unbedingt nur diese Funktion.
Also der Flip-Flop-Mechanismus ist da das Wichtige, das andere sind im Prinzip flussdynamische
Vorgänge.
Bitte gern.
So, na, da schaut das jetzt schon etwas wohnlicher aus.
Sie sehen die Doppelmembran, Sie sehen, was ist das jetzt wieder?
Transmembranproteine, super, genau.
Und Sie sehen, dass an diesen Transmembranproteinen ja manchmal noch so ganz bizarre Oberflächenstrukturen
dranhängen, ja.
Zum Beispiel Oligosaccharide, ja, sind auf das Protein draufgesetzt.
Das dient nicht der Verzierung, sondern was glauben Sie, was hätte das für Funktionen?
Ja, genau.
Super, genau.
Also Sie sagen, auch wieder Signalisation, Zellerkennung wäre so etwas.
Das ist zum Beispiel im Nervengewebe eine ganz wichtige Sache, die durch das Glykolipid
GM1 vermittelt wird.
Das Glykolipid GM1 ist aber nicht nur im Nervensystem besonders wichtig, sondern es ist leider Gottes
auch an den Darmepithelien exprimiert.
Leider Gottes deswegen, weil es als Rezeptor dient für das Cholera-Toxin.
Cholera-Toxin, ja.
Sie kennen die Cholera?
Hoffentlich nicht aus eigener Erfahrung.
Es ist so, dass die Cholera eine bakterielle Erkrankung durch Vibrio cholere.
Vibrionen sind was für Bakterien?
Es sind solche, die sich bewegen können.
Nicht alle Bakterien tun das in gezielter Form, sondern manche haben nur so eine branche
Molekularbewegung, wo sie halt so hin und her zittern.
Aber manche können sich wie mit einem Geiselapparat, mit einem Geiselmotor fortbewegen.
Dazu gehört das Vibrio cholere.
Die Cholera war früher eine katastrophale Erkrankung in bestimmten Weltgegenden.
Nicht bei uns so sehr als im Orient, in Indien.
Mittelalter und die Neuzeit in Europa berichtet das gelegentlich.
Aber das waren immer nur ganz kurze Epidemien und dann war wieder Ruhe.
So eine richtige Katastrophe ist das geworden in Indien, als die Engländer dort ihre Kolonialherrschaft
begonnen haben.
Da begann das über Eisenbahnverbindungen mit großen Truppenaushebungen und die damit
verbundenen Mannschaftsbewegungen haben die Erkrankung weit über die lokalen Grenzen
hinaus verbreitet.
Und so war plötzlich, was in Indien auch bis dorthin nicht der Fall war, eine flächendeckende
Epidemie da.
Und dann wurde es mit den Handelsschiffen weiter verschleppt.
Also die englischen Handelsschiffe wurden unter sehr gelockerte Quarantäne gestellt
von den Engländern.
Alle anderen Handelsschiffe wurden blockiert.
Also sind die englischen Handelsschiffe rausgefahren und haben beginnend in Osteuropa die Cholera
verbreitet und die war dann in allen Großstädten Europas in den 30er Jahren des 19.
Jahrhunderts verheerend.
Da sind also wirklich viele Menschen gestorben.
Schauen wir uns das mal an.
Woran und warum?
Sie sehen das hier.
Das ist die Epithelschichte des Darms.
Die ist normalerweise durch eine Mucinschicht geschützt.
Und das Vibrio cholerae, hier sehen Sie das mit seinem Geiselmotor, attackiert diese Mucinschichte,
löst die ab.
Und es kommt dann zu einer Ankoppelung des Cholera-Toxins, also eines Produkts dieses
Bakteriums, an den GM1-Rezeptor.
Und wenn das der Fall ist, dann kommt es zu einer massiven Natrium- und Wasserauswärtsbewegung.
Und das macht diese profusen Durchfälle, die bei der Cholera dann praktisch das Todesurteil
bedeuten.
50 Prozent der Cholera-Patienten sind an diesen schweren Dehydratationen zugrunde gegangen.
Und das innerhalb von kurzer Zeit.
Also Dehydratation geht sehr, sehr schnell.
Sie sehen, das ist so ein zeitgenössisches Bild.
Sie erkennen, wir befinden uns hier im 19.
Jahrhundert in der Biedermeier-Zeit.
Das ist so typisch die Mode.
Und dieses an sich sehr hübsche und gesunde Mädchen schaut innerhalb von Stunden dann
so aus.
Das sind die typischen Symptome der Dehydratation.
Wie erkennen Sie das klinisch?
Richtig, genau.
Die Frau Kollegin demonstriert gerade die Hautfalte, probiert mal in die Höhe zu heben.
Wenn man ausreichend hydriert ist, dann geht das sofort wieder in Position.
Sonst bleibt die Hautfalte stehen.
Was noch?
Ja, jetzt nur einmal die optischen Erscheinungen.
Das mit der Verwirrung stimmt schon.
Sie lassen das machen, was man gewöhnlich nicht tut, wohl erzogenerweise.
Genau, die Zunge zeigen lassen.
Und die Zunge ist dann trocken.
Da erkennt man das sehr deutlich, die Dehydratation an der Zunge und an den stehenden Hautfalten.
Das ist es.
Und das mit der Verwirrung ist schon korrekt.
Wie geht es euch?
Braucht ihr eine Pause?
Zehn Minuten?
Okay, bis fünf vor zehn.
Das war's mit den Zungen.
Wir sehen uns beim nächsten Mal.
Bis dann!
Tschüss!
So, bitte wieder Platz zu nehmen.
Gibt es Fragen?
Bitte nehmen Sie Platz.
Ich habe eine Bitte an euch.
Während wir hier vortragen,
das Austauschen möglichst zu unterlassen.
Die Kollegin hat mir gesagt,
es ist mit dem Mikrofon nicht gut hörbar.
Ich kann es aber nicht lauter drehen,
weil wir sonst Rückkopplungen kriegen.
Wir haben gesagt,
die Dehydratation ist bei der Cholera das Problem gewesen.
Das kann aus anderen Gründen auch heutzutage jederzeit passieren.
Sie werden das besonders in der Gerontologie kennenlernen.
Alte Menschen haben kein Durstgefühl.
Die Konsequenz ist, dass die ordentlich dehydrieren.
Die Konsequenz im Weiteren ist,
dass die Blutdruck-Durchmessung nicht so funktioniert,
wie sie soll.
Es war in der Pause die Frage,
kommt es bei einer Dehydratation zu einem Blutdruck-Anstieg oder Abfall?
Die Antwort ist,
die erste Reaktion ist,
dass der Blutdruck reflektorisch in die Höhe geht.
Das ist dann die Reaktion auf eine Dehydratation,
ein Blutdruckabfall.
Der ist so kritisch,
dass die Patienten im Hypotonenschock versterben.
So schaut die Darmwand aus.
Eine schwere Entzündung bei der Cholera.
Das sind zeitgenössische Darstellungen,
die eine große Auswirkung in der Bevölkerung zeigen.
Das klingen nach Geschichte der Medizin.
Andererseits hatten sie für uns wesentliche Konsequenzen.
Zum Beispiel ist die Hochquellwasserleitung für Wien
in den 70er-Jahren des 19. Jahrhunderts
dieser Cholera-Epidemie geschuldet.
Man hat gesehen, dass die Cholera
in den 70er-Jahren des 19. Jahrhunderts
in den 70er-Jahren der Cholera-Epidemie
nicht mehr so viele Patienten geben wird.
Es war dann klar, dass man so etwas bauen muss.
Diese Hochquellwasserleitung ist jetzt noch immer ausreichend
in ihrer Kapazität, um Wien zu versorgen.
Ein zweites Ding, das Sie interessieren kann.
Wie ist die Cholera-Epidemie zeitlich in Konnexion?
Wie ist die Cholera-Epidemie zeitlich in Konnexion?
Wie ist die Cholera-Epidemie zeitlich in Konnexion?
Zwei Dinge.
Man hat grundsätzlich bei einem Menschen,
der eine Hypotonie hat,
bei dem werden sie keinem Puls mehr basteln können.
Das hat man auch bemerkt.
Nachdem man damals kein EKG hatte,
waren damit die Zeichen des Todes mehr oder minder vorhanden.
Dann hat man sich bemüht,
solche Menschen, die an der Cholera verstorben sind,
möglichst rasch zu beerdigen.
Damit von dem Toten nicht weitere Bakterien-Ausbreitung stattfindet.
Man hat von Miasmen spekuliert,
aber man wusste, dass so ein Kranker, der dann verstorben ist,
natürlich ansteckend ist.
Dann gab es diese ganzen Vorsorge-Einrichtungen
für den Scheintod.
Wenn man im Grab gelegen ist,
konnte man über eine Klingel auf sich aufmerksam machen.
Insgesamt war der Scheintod als Phänomen deutlich überschätzt.
Es kam das nur selten vor.
Untergrund war bei der Cholera die Hypotonie.
Glycolipid-Gm1,
im Zusammenhang mit der Wirkung des Vibrio cholerae
an der Darmwand wichtig.
Andererseits im Nervensystem
wurden viele Prozesse eingeleitet.
So z.B. die Neuroplastizität.
Das werden wir noch reden.
Das funktioniert von der Wiege bis zur Baureihe.
Wenn Sie sich mit einer Thematik auseinandersetzen,
z.B. mit einem Lernvorgang,
dann laufen diese Neuroplastizitätsvorgänge an.
Neuverschaltungen von Nervenzellen entstehen.
Die Synapsen werden vermehrt.
Dadurch tun wir uns leichter, solche Engramme zu speichern.
Herr Kollege geht da schon mehr ins Detail.
Da wird die graue Substanz vermehrt.
Das ist korrekt.
Die graue Substanz ist der Teil im Nervensystem,
der in der Nervenzelle liegt.
Die Dendriten sind im Fall der Nervenzellen
die dynamische Größe für die Oberfläche.
Dendritenbäume können sich mehr verzweigen,
mehr Synapsen bilden.
Das ist die Grundlage der Neuroplastizität.
Oberflächenvergrößerung im Darm und an der Nervenzelle
sind die Neuroplastik-Auslöser.
Schauen wir uns die Membranproteine an.
Proteine in der Plasma-Membran sind z.B. als Rezeptoren wichtig.
Rezeptoren sind immer spezialisierte Einrichtungen
in der Oberfläche, die einen bestimmten Signalisator
aufnehmen können und dann zu einer Sekundärreaktion führen.
Transmembranale Proteine
ermöglichen einerseits an der äußeren Oberfläche
die Koppelung eines Liganden.
An der inneren Oberfläche wird ein Sekundärmechanismus eingeleitet,
eine Reaktion auf diese Verbindung.
Sonst hätte es keinen Sinn.
Wenn nur ein Signalisator an der Oberfläche bindet
und dann da dran blickt, was macht es?
Wenn eine Sekundäre Reaktion im Inneren der Zelle eingeleitet wird,
dann kriegt das Ganze Sinn.
Das zweite, was Proteine in der Membran machen,
ist, sie stellen die Verbindung der Membran
mit Halterungs- und Stabilitätsstrukturen
im Inneren her, das sogenannte Zytoskelett.
Das Zytoskelett ist so etwas wie die Ingenieursarchitektur
am Eiffelturm oder beim Baumhaus in Schönbrunn.
Also mit Verstrebungen und Elementen,
die Stütz- und Haltefunktion haben.
Die werden mit der Oberflächenmembran verankert.
Auch Zwischenzellen gibt es, sodass das ein ganzer Zellverband ist.
Was ist die Lösung?
Das ist, glaube ich, logisch.
Die transmembranalen Proteine wirken auf beiden Seiten.
Sie können auch als Transportschleusen wirken.
Das heißt, es kann durch so ein transmembranales Protein,
wenn es eine entsprechende Öffnung besitzt,
ein Substratdurchgang ermöglicht werden.
Und da ist es ausreichend zu sehen,
dass wir hier eine Substanz haben,
die wir hier durch die Membran durchragen.
Geht es?
Das sind die grundsätzlichen Möglichkeiten.
Wir haben transmembranale Proteine.
Alle erfüllen das gleiche Kriterium.
Sie ragen nach beiden Seiten durch die Membran durch.
Im ersten Fall sind es Transporter, die Substrate durchlassen.
Das sind Transporter-Moleküle, also Proteine,
die mit solchen Zytoskettelementen
und auch zwischen dieser Zelle und anderen Verbindungselementen
in Verbindung treten, die koppeln
und damit die Festigkeit der Zelle gewährleisten.
Dann gibt es Rezeptoren. Darunter verstehen wir das.
An der Oberfläche ist eine Bindungsstelle
und da entsteht eine sekundäre Aktion.
Da gibt es ganz bestimmte.
Enzyme sind Transmembranal-Proteine,
die nicht unbedingt über einen externen Signalisator aktiviert werden,
sondern darin ohne den eine bestimmte Funktion erfüllen.
Und damit kann die Zelle
auf Außenveränderungen reagieren
und Veränderungen in ihrem eigenen Inneren nach außen weitergeben.
Also Flip-Flop-Mechanismus.
Wenn wir uns jetzt fragen,
wie ist die grundsätzliche Natur von Membran-Proteinen,
was für Subtypen gibt es denn da?
Wir haben jetzt gesagt, wie sie funktionieren.
Sie haben mehrere mögliche Funktionen. Die sind wichtig.
Man muss sich merken, was Transmembran-Proteine für Funktionen haben.
Das war das, was wir vorhin auf dem Schema hatten.
Es gibt hier zwei Formen von Transmembran-Proteinen,
die einen wesentlichen Unterschied angeben.
Das eine ist dynamisch.
Das sind die Alpha-Helices.
Helix ist eine Schraube.
Und dann die sogenannten starren Beta-Fässer.
Das sind starre Moleküle,
die keiner dynamischen Wandlung unterliegen.
Die Alpha-Helix ist dynamisch
und es können sich die einzelnen Anteile
gegeneinander verschieben.
Wozu könnte das gut sein?
Es würde wahrscheinlich nicht viel Sinn machen,
wenn ein Anker-Molekül sich da so verdreht, oder?
Bei welchem könnte das sinnvoll sein?
Ihr habt es gesehen,
die erste Funktion, die Transporter-Funktion,
wenn ich das jetzt noch einmal zurückgehe,
da hat man in der Mitte drinnen einen Durchlass.
Das heißt also,
ein sich in sich selber verdrehen einer Alpha-Helix,
diese Bewegung der Alpha-Helix in sich selber,
macht einen Öffnungs- und Verschlussmechanismus.
Das heißt, durch die Koppelung einer Alpha-Helix
mit einem Signalisator, der koppelt da,
damit ändert sich das Molekül,
schließt eine Durchlassbohre auf
und das Substrat kann passieren.
Das ist also eine Alpha-Helix,
wunderschön anzuschauen.
So liegt die zwischen den anderen Membranelementen drinnen
und wird hier auch eine Formveränderung erfahren.
Da ist zum Beispiel eine Alpha-Helix-Anordnung,
die eine Wasserbohre umschließt.
Das heißt also, wenn da eine Verformung stattfindet,
kann Wasser durchtreten.
Glaubt ihr, dass Wasser gut durch eine Membrane durchgeht?
Nein? Warum nicht?
Die Frau Kollegin sagt, weil es ein größeres Molekül ist.
Das ist einmal richtig.
Und die Hydrophobie eines wesentlichen Anteils der Membran,
nämlich der Lipidkomponente.
Deswegen aufpassen, bitte.
Ihr werdet es dann sehen, es kommt eine Folie,
da sieht man, dass das Wasser auch durch die Membran diffundieren kann.
Das stimmt schon, aber nur in einem geringen Umfang.
Das heißt, im großen Stil führt der Durchgang durch die Membran Poren.
Also Aquaporine, wie der Name schon sagt,
Aquaporine sind Wasserporen.
Und wenn Sie jetzt noch wissen, wo die vorkommen,
dann kriegen Sie einen sehr guten.
Ja, aber wo? In allen?
Wenn man schon zufrieden ist.
Grüßen.
Merkt ihr euch?
Ja, gut, richtig.
In der Niere und in eigener Sache im Nervensystem,
in den Astrozyten.
Das werden wir dann besprechen.
Astrozyten sind Glia-Zellen im zentralen Nervensystem,
die eine kolossale Funktionsvielfalt aufweisen.
Und unter anderem die Wasserdurchschleusung
Richtung der Kapillaren.
Gibt es dann eine Erkrankung,
da setzen sich Antikörper auf diese Aquaporine drauf.
Und das ist eine katastrophale Wirkung, die da entsteht.
Das hat eine sehr schlechte Prognose.
Das werden wir dann noch besprechen.
Und hier haben Sie die Beta-Falkblätter oder Beta-Fässer.
Die sind eben statische Proteine.
Die schauen so aus und da haben Sie zwischendurch wieder ein paar Helices.
Wichtig ist, wie gesagt,
nicht alle Proteine in der Membran gehen durch beide Membranlamellen durch,
sondern nur manche.
Und das ist eine gute Beispiel,
wenn Sie eine Transmembran haben.
Die kann man auch periphere, Transmembran-Proteine.
Aber man sollte den Begriff nicht verwenden,
weil Trans ist durch.
Verstehen Sie?
Das ist gut.
Und das ist eine gute Beispiel,
wenn Sie eine Transmembran haben.
Und das ist eine gute Beispiel,
wenn Sie eine Transmembran haben.
Das ist etwas Faszinierendes.
Wenn man das mal verstanden hat,
dann versteht man eine Vielzahl von Erkrankungen.
Das ist eine Neurodegenerative Erkrankung.
Fällt euch da ein Beispiel ein?
Die Demenz ist ein klinisches Syndrom.
Und diesem klinischen Syndrom
können nun einzelne Erkrankungen zugrunde liegen,
die alle gewissermaßen klinisch auf das gleiche Phänomen,
nämlich die Demenz, konvergieren.
Die Demenz ist eben so ein komplexes Störmuster,
bei dem die Gedächtnisstörung, vor allem die Kurzzeitgedächtnisstörung,
eine ganz wesentliche Rolle spielt.
Und jetzt sagen Sie mir bitte noch,
was für eine Demenzerkrankung fällt Ihnen ein?
Eine, die eine Demenz verursacht?
Alzheimer.
Das ist ein ganz komplexes Thema.
Aber das sind alles Dinge,
die ein völlig neues Krankheitsverständnis entwickelt haben
in den letzten 20 Jahren.
Das möchte ich euch jetzt gerne erklären.
Ihr wisst, es ist so,
dass die genetische Information
auf die RNA, auf die Messenger-RNA,
auf die DNA, auf die DNA,
auf die Messenger-RNA,
auf die Messenger-RNA,
auf die Messenger-RNA,
auf die Messenger-RNA,
auf die Messenger-RNA,
die dann durch das Ribosom,
das ist hier dieser Apparat, durchläuft
und dabei die Information, die sie trägt,
auf eine Aminosäure-Sequenz umlegt.
Das heißt also, es entsteht ein Strang von Aminosäuren,
eine Kolonne.
Und jetzt sagen Sie mir bitte,
wie haben Sie das da entwickelt?
Wie kommt das zustande?
So eine Faltung.
Den Schlüssel zu der Antwort haben Sie heute schon
unter der Hand erhalten.
Die Aminosäuren sind hier
gewissermaßen ein Primärstrang
eine Kolonne, die abgelesen wurde vom Ribosom.
Aber warum verändert sich dieser Primärstrang
in kurzer Zeit zu sowas?
Kriegt also eine dreidimensionale
Raumkonfiguration, nicht?
Das ist eine Frage, die wir uns jetzt
immer wieder stellen müssen.
Herr Kretschmann, Sie haben ja schon
die Frage gestellt,
was ist der Treiber für diesen Prozess?
Wir haben es schon besprochen,
es ist wie bei der Doppelmembran.
Wenn man so Membranelemente mit einem
Doppelmembran-Element verbindet,
was passiert, wenn man sie ins Wasser schmeißt?
Sie ordnen sich so, dass die hydrophilen Anteile
nach außen und die hydrophoben nach innen schauen.
Es gibt hydrophile und hydrophobe Anteile
von so einer Sequenz und entsprechend
diesem Verhältnis, da hydrophil, da hydrophob,
ordnet sich das Ding.
Das ist eine Form, die wir uns
immer wieder stellen müssen.
So schaut es primär aus, dann schmeißt es
ins Wasser, das heißt, es tritt aus ins
wässrige Milieu und bildet sich dann zu
so einer Form.
Meine Frage, bleiben wir vielleicht,
wenn wir das Nervensystem sehen,
eine Nervenzelle hat eine Besonderheit,
die sollte das ganze Leben lang halten.
Das ist etwas, was andere Zellen nie mehr schaffen.
In 14 Tagen, in 3 Wochen, in 3 Monaten sind die ausgetauscht.
Die Nervenzelle soll ein Leben lang halten,
deswegen ist sie ein gutes Beispiel.
Wenn Sie einen hohen Verschleiß haben,
wenn Sie eine Nervenzelle nehmen, die im Rückenmarkt
den Nervenzellkörper hat und den Fortsatz hinunter bis zur
Wadenmuskulatur, dann ist das eine Zelle und die hat
einen fast 1 Meter langen Fortsatz.
Das will einmal gelöst sein als Problem.
Bei jedem Schritt, bei jeder Bewegung, bei jedem So,
kann es sich anregen und die Reparatur notwendig machen.
Ich brauche also sehr viele solcher Reparaturmoleküle.
Da zeigt sich, dass so ein Mechanismus
schadanfällig ist, störungsanfällig.
Mit anderen Worten, der Mechanismus ist so,
es wird ein Proteinmolekül gebildet,
bei dem diese Faltung, die wir gesehen haben,
ganz optimal gelaufen ist.
Dann gibt es ein Qualitätskontrollsystem,
das wird in dem Zusammenhang aktiviert
und markiert die Stellen, die nicht in Ordnung sind.
Ich sage Ihnen das jetzt nicht so im Detail,
damit das nicht zu kompliziert wird.
Das ist das Ubiquitin-System.
Es wird repariert.
Es gibt eine molekulare Möglichkeit,
den Fehler auszugleichen.
Dann ist es in Ordnung und wird in den Betrieb gesetzt.
Oder die Fehler bei der Synthese sind so massiv,
dass sie durch diesen Kapparon-Mechanismus
nicht korrigiert werden können.
Dann entschließt man sich und sagt,
es zahlt sich nicht aus, da ist so viel falsch gelaufen.
Wir demontieren das ganze Ding
und verwenden die Grundbauelemente neu.
Dann gibt es die Möglichkeit,
dass etwas entsteht, das nicht entstehen sollte.
Hier haben Sie noch einmal die Kapparon-Reparatur.
Das sind Proteine,
die die Faltung von anderen Proteinen
günstig beeinflussen.
Leider ...
Bitte, Herr Kollege.
Sehr gut.
Ja.
Gute Frage.
Die Frage von Herrn Kollegen war,
hat das mit dem Jakob Kreuzfeld zu tun?
Mit einer Erkrankung, die nicht durch einen Erreger verursacht wird
und trotzdem ansteckend ist?
Wie geht das dann?
Die Antwort ist die.
Sie sehen hier die neu synthetisierten Proteine,
die gehen zum Teil sofort in Betrieb,
zum Teil müssen sie korrigiert werden,
zum Teil werden sie demontiert und neu synthetisiert.
Dann gibt es einen kleinen Prozentsatz,
der völlig aus der biologischen Reihe gerät.
Das sind die Proteinaggregate.
Die sind nicht abbaubar,
die liegen im Gewebe herum.
Sie stören die Funktionen.
Wenn wir den Morbus Alzheimer als Beispiel nehmen,
da entstehen charakteristische Aggregate in der Zelle.
Das sind die neurofibrillären Tangles
und auch senile Plaks,
die außerhalb der Zelle liegen.
Das sind solche Aggregate.
Sie liegen nicht nur da herum, sondern sie machen Schaden.
Der Schaden besteht darin,
dass etwas passiert, wenn im Gewebe etwas herumliegt,
was dort nicht hingehört.
Das erste wird einmal sein,
wenn wir eine Normal-Kaskade in Gang setzen,
worauf abwärts Seelen reagieren.
Sie gehen gleich zu den Makrophagen.
Es entsteht eine lymphomonazitäre Reaktion.
In dem Zusammenhang versuchen Makrophagen,
diese Dinge zu eliminieren.
Das gelingt nicht.
Die werden wieder freigesetzt.
Dann kommen die nächsten Makrophagen.
Dann kommen nervensystemeigene Zellen wie die Astrozyten wieder.
Die haben wir gerade besprochen.
Das geht nicht.
Während Sie das probieren, können Sie Ihre anderen Funktionen nicht erfüllen.
Das ist das Problem.
Sie stellen sich bitte vor,
das wäre ein regulär geformtes Protein.
Es kann manchmal vorkommen,
dass sich das in ein Aggregat transformiert.
Das ist eher selten.
Ein Aggregat kommt mit einem regulär gefalteten Protein in Berührung
und führt an dessen Struktur zu Veränderungen,
zu Konformitätsveränderungen,
die letztlich darin resultieren,
dass aus dem gesunden Protein auch ein Aggregat wird.
Insofern ist es ansteckend.
Das hat nichts mit Ansteckung durch irgendeinen Mikroorganismus zu tun.
Diese Dinge sind infektiös.
Sie sind es leider Gottes dermaßen,
dass wir sie nicht mehr sehen.
In der Neuropathologie hat man früher solche Gehirne
ohne besondere Schutzvorkehrungen obduziert.
Also Formol fixiert, wie man das immer macht.
Formalin macht die ganzen Bakterien kaputt,
aber die Aggregate nicht.
Das heißt also mit einem Wort,
dass man eine Aggregate nicht mehr verwendet.
Aber es ist kaum ein Fall berichtet,
wo Neuropathologen, die viele Hunderte Obduktionen im Jahr machen,
häufiger erkranken als andere Menschen.
Der Grund ist, es hängt am Load.
Also wie viel von diesen Aggregaten wird übertragen.
Wenn das ganz wenig ist, entsteht keine Krankheit.
Es entsteht eine unabhängige,
abweichende Konzentration von Aggregaten.
Es gibt Einzelfälle, wo bei Korneatransplantationen
die Erkrankung übertragen worden ist.
Es wäre natürlich so ein Transfektionsmechanismus
äußerst fatal.
Deswegen wird da jetzt ganz genau geschaut,
wie der Kornatransplantationsverlauf
mit der Erkrankung von Kornatransplantationen
funktioniert.
Wir sehen hier die Erkrankung von Kornatransplantationen
mit der Erkrankung von Kornatransplantationen.
Der Kornatransplantationsverlauf
ist ein sehr starkes Problem.
Ihr werdet bei vielen Gelegenheiten
im Rahmen der Physiologie,
im Rahmen anderer Fächer,
über Substratbewegungen, über Membranen erfahren.
Das sind Grundvorgänge,
die unter Umständen ganz entscheidend sind
für das Entstehen einer Krankheit,
aber wir werden viele Beispiele kennenlernen.
Moleküle werden abhängig davon,
ob sie hydrophil oder hydrophob sind,
ob sie geladen sind oder nicht
und wie groß sie sind,
passiv oder aktiv über Membranen transportiert.
Über Wasser haben wir schon kurz gesprochen.
Aber für den großen Wasserdurchfluss brauchen wir Aquaporine.
Die Reihenfolge der Durchlässigkeit
ist etwas, was Sie sich gut merken.
In dieser Reihenfolge
gehen ganz gut durch auch hydrophobe Moleküle.
Kleine hydrophobe Moleküle
gehen gut durch die lipophilen Membranen.
Dann kommen als nächstes kleine, ungeladene,
wenn auch polare Moleküle.
Diese zwei Kategorien brauchen spezielle Passageeinrichtungen.
Das ist das Schema,
das ich vorhin kurz angesprochen habe.
Es ist hier unter den kleinen,
ungeladenen, polaren Molekülen das Wasser angeführt.
Es ist ein relativ kleines Molekül.
Es kann zum Teil durch die Membran passiv durchgehen.
Der Pfeil, der durch beide Membranen durchzeigt,
heißt, es geht ohne spezielle Membraneinrichtungen.
Wohingegen diese hier,
größere, ungeladene, polare Moleküle und Ionen,
brauchen entsprechende Einrichtungen.
Wir werden gleich sehen, welche das sind.
Der Reihen nach ist es dann so.
Einfache Diffusion, dann passiver Transport über einen Kanal.
Das heißt, passiver Transport über einen Kanal.
Das ist etwas,
was grundsätzlich mit Gradienten funktioniert.
Hier hohe Konzentration, hier niedrige.
Hier wird sich das Molekül
vom Ort hoher Konzentration
zum Ort niedriger Konzentration bewegen,
bis ein Ausgleich geschaffen ist.
Das ist passiv.
Aktiver Transport bedeutet,
dass der Mechanismus einen Motor braucht.
Richtig, ATP.
Adenosintrifosfat nicht nur, aber das ist das Wichtigste.
Deswegen sind alle Vorgänge,
die die ATP-Produktion in Gefahr bringen oder blockieren,
Katastrophe.
Besonders dort, wo man auf keine alternativen Antriebsquellen
zurückgreifen kann, wie im Nervensystem etwa.
Bitte nicht böse sein.
Mir ist klar, dass diese Begriffe hier irreführend sein können.
Ich hoffe, ich kann das ausgleichen,
indem ich es Ihnen erkläre.
Es kommen diese Begriffe in den Büchern vor.
Passiver Transport via Kanal, passiver Transport via Transporter.
Das klingt komisch, aber wir werden das lösen.
Schauen wir es uns mal an.
Hier mit diesen 2 Balken in Grau
ist die Doppelmembran angezeigt.
Wir haben hier ein Molekül,
das zu der Kategorie gehört,
die durch einfache Diffusion die Membran passieren kann.
Wovon wird es denn abhängen?
Ob davon viel oder wenig durchgeht?
Je nachdem, wie viel gebraucht wird.
Wenn es nach Bedarf geht,
dann bräuchte ich irgendeinen Transducer,
der im Bedarfsfall anläuft.
Das war nicht der Fall.
Konzentrationsverhältnisse.
Je mehr von diesen roten Molekülen sich befinden,
und da drinnen ist nichts,
und sie sind von der Größe tauglich,
dann gehen mehr von ihnen durch.
Die nächste Situation ist ein Kanal.
Ein Kanal besteht aus diesen Wandungen und einer Pore.
Wir haben gesagt, diese Pore kann geöffnet oder geschlossen werden.
Je nachdem, ob sie offen oder geschlossen ist,
ist der Kanal durchgängig oder gegenwärtig nicht.
Ein Kanal ist immer ohne Motor.
Bitte merken.
Ein Kanal ist immer einfach eine Pore,
und durch die geht das Substrat durch.
Wieder nach den Prinzipien der Konzentration,
und Sie werden sehen,
es ist nicht nur die Konzentration,
sondern auch die elektrische Ladung.
Wir werden das dann sehen.
Hier der Kanal.
Dann gibt es einen passiven Transporter,
der sich vom Kanal wie unterscheidet.
Wenn Sie hinschauen.
Mit eigenen Worten beschreiben.
Es kann nichts schief gehen.
Richtig.
Der ist da jetzt zu, da ist er offen.
Was wird denn passieren, wenn dieses Substrat da drinnen ist?
Ja, genau.
Hier ist der Kanal offen oder zu.
Die Durchströmungsgeschwindigkeit ist sehr hoch.
Der schnellste Durchgang geht über Kanäle.
Dann kommen die passiven Transporter.
Die müssen sich während dieses Substrat durchgeht,
verformen.
Das Beispiel, das wir schon genannt haben.
Das sind die Kühlverformungen,
wodurch der Durchgang auf und zu geht.
In dem Fall geht das da hinein.
Dann klappt gewissermaßen der Transporter oben zu,
unten macht er auf und das Substrat geht durch.
Ja, ändert dabei seine Konformation.
Das ist ein Teil des gesamten Durchlassprozesses.
Frau Kollegin, was meinen Sie, ist das gleich schnell?
Nein, welcher ist langsamer?
Genau.
Der Transporter ist langsamer,
der Kanal geht auf oder zu und das war es schon.
Der Transporter verformt sich, wie Sie richtig gesagt haben.
Komplizierte Dinge, die Zeit brauchen.
Was wir hier haben, sind Kanäle.
Sie werden sehen, das ist nicht nur in der Neurophysiologie wichtig,
sondern auch in Herzphysiologie und anderen Bereichen.
Solche Kanäle können mit einem Rezeptor gekoppelt sein.
Der Rezeptor bindet an seiner Bindungsstelle
und dadurch wird der Kanal aufgemacht.
Und es geht durch.
Hier ist es komplizierter, geht langsamer.
Und wieder, wenn Sie das jetzt sehen,
wir haben hier das Milieu, in dem diese Moleküle sich befinden.
Sie sehen also, draußen sind viele von diesen blauen, gelben, roten, grünen.
Also weisen alle Konzentrationsgradienten nach innen.
Wenn nun, und das ist eben unter bestimmten Umständen der Fall,
etwas, ein Substrat gegen die Konzentration, bewegt werden soll,
wir nennen das Bergauftransport,
dann braucht es einen Motor.
Und dieser Motor ist, wie Sie richtig gesagt haben, ATP im Regelfall.
Das heißt also, im Bergauftransport,
da ist die Konzentration von diesem quadratischen,
von diesem Atom, der hier im Bild,
der quadratischen, grünen Molekül, innen gering, außen groß.
Wenn das jetzt weiter nach außen transportiert werden soll,
dann braucht es Energie.
Dann wird ATP verbraucht.
Sie können sich vorstellen, wie schnell diese ganzen Gleichgewichtsreaktionen
zusammenbrechen, wenn kein ATP mehr da ist.
Das geht dann relativ schnell.
Interagieren Kanäle überhaupt mit ihrem Solut?
Solut ist im Prinzip das Substrat,
das durch den Kanal, durch den Transporter durchgeht.
Sie machen es schon, aber nur ganz gering.
Das heißt, in Wahrheit ist der Wandkontakt
eines solchen Soluts minimal.
Hingegen bei anderen, bei den Transportern,
bei den transportierten Molekülen,
ist die Interaktion mit dem Transporter relativ umfänglich.
Das macht es eben sehr schleppend mit der Passage.
Damit hätten wir die Grundprinzipien mal besprochen.
Gibt es dazu Fragen?
Keine Fragen?
Dann schauen wir uns mal die Grundlagen des Transports über Membranen an.
Alle Kanäle, haben wir gesagt,
und auch viele Transporter,
nämlich was für Transporter,
transportieren bergab.
Richtig, genau so ist es.
Das heißt, passiver Transport über einen Transporter geht nur bergab,
nicht bergauf.
Alles, was bergauf gefördert werden muss, braucht einen Motor.
Schauen wir uns die Ionenkanäle näher an.
Sie werden sagen, warum gerade die?
Das ist eine sehr wichtige Frage.
In der ganzen Fysiologie, Zellphysiologie,
ist die Natriumbewegung,
der Natrium-Kalium-Austausch,
der Natrium-Kalzium-Austausch,
der Wasserstoffdurchfluss über Membranen ganz wichtig.
Wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
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dann ist das ein Problem,
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dann ist das ein Problem,
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dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
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dann ist das ein Problem,
wenn das nicht funktioniert,
dann ist das ein Problem,
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dann ist das ein Problem,
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