Antioxidantien (z.B. Vitamin C und E) schützen Zellen vor Schäden, indem sie freie Radikale, wie aggressiven Sauerstoff, abfangen, bevor diese beispielsweise das Erbgut oder die Zellmembranen schädigen. Solche Schäden können für die Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen verantwortlich sein.

Antioxidantien stammen nicht ausschließlich aus der Nahrung, sondern können vom Körper auch selbst mithilfe verschiedener Enzyme synthetisiert werden. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Professor Takaaki Akaike von der Tohoku-Universität in Sendai und Dr. Uladzimir Barayeu, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, konnte nun einen neuen Mechanismus belegen, der zur körpereigenen Bildung von Antioxidantien führt. Die Forschenden konnten nachweisen, dass Säugetierzellen kontrolliert elementaren Schwefel in Form von Cyclo-Octaschwefel (S8) bilden und speichern – einem Molekül, das aus acht Schwefelatomen besteht.

Im Mittelpunkt dieses Schutzsystems steht das Enzym eNOS, das in vielen Zellen vorkommt. Es bildet Stickstoffmonoxid (NO), ein Molekül, das die Blutgefäße entspannt und dadurch den Blutdruck reguliert. Die Forschenden konnten nun erstmals zeigen, dass eNOS eine weitere Funktion besitzt: Das Enzym bildet Cyclo-Octaschwefel (S₈), der den Zellen als Speicherform von elementarem Schwefel dient.

Besonders hohe Mengen dieser „Schwefelringe” fanden die Forschenden in den stark von Sauerstoff abhängigen Mitochondrien – den Kraftwerken der Zelle – sowie in den Lipidtröpfchen, die als Fettspeicher der Zelle fungieren. Aus dem Vorrat an S8-Molekülen kann der Körper durch chemische Reaktionen spezialisierte Schwefelverbindungen bilden, die als Hydro-Persulfide bezeichnet werden und als Antioxidantien wirken.

Für viele frühe Lebensformen war Schwefel ein wichtiger Bestandteil ihres Stoffwechsels. Da Mitochondrien evolutionär von Bakterien abstammen, könnte das Vorkommen von S₈ in ihnen auf ein uraltes biochemisches Erbe hindeuten. Die Forschungsergebnisse des internationalen Teams stellen somit erstmals eine überraschende Verbindung zwischen der urtümlichen Schwefelchemie und modernen, sauerstoffatmenden Säugetierzellen dar.

Die in „Science“ veröffentlichte Studie eröffnet eine fundamental neue Perspektive auf den inneren antioxidativen Zellschutz. Langfristig könnte dieses Wissen neue Wege eröffnen, um Krankheiten wie neurodegenerative Erkrankungen besser zu verstehen und gezielter zu behandeln. Bis zu einer konkreten medizinischen Anwendung sind allerdings weitere Untersuchungen notwendig.

Schwefel spielte im Stoffwechsel früherer Lebensformen eine wichtige Rolle. Moderne Zellen speichern ...

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