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Höhenluft : Als Highlander geboren

Flachlandtiroler unter Lungenhochdruck

Beall erforscht seit Jahrzehnten das Leben in dünner Höhenluft. Bei Tibetern fällt besonders der stärkere Fluss des Blutes sowie dessen hoher Gehalt an Stickstoffmonoxid auf: Mehr als das Zehnfache im Vergleich zu Probanden, die in Cleveland, Ohio, ungefähr auf Meeresniveau leben. Das im Körper gebildete Gas (NO) ist biologisch aktiv und sorgt unter anderem dafür, dass sich die Gefäße weiten. So fördert es indirekt die Sauerstoffaufnahme und würde zudem erklären, warum Tibeter nicht unter Lungenhochdruck leiden, den jeder Flachlandtiroler im Hochgebirge zu spüren bekommt.

Die körpereigene NO-Produktion ist bei einem tibetischen Highlander erhöht, und Cynthia Beall nimmt an, dass es dafür genetische Gründe gibt. Diese konnte die Anthropologin bisher zwar nicht finden, auf Chromosom 2 ließ sich jedoch ein anderes entscheidendes Erbe ausmachen. Denn dort liegt das sogenannte EPAS1-Gen, dessen Eiweißprodukt erheblichen Einfluss besitzt, weil es als Teilstück eines Transkriptionsfaktors mehr als hundert andere Genfunktionen reguliert. Unter anderem auch die Aktivität von Epo, das für die Bildung roter Blutzellen zuständig ist.

Gen in engem Zusammenhang zur Höhenanpassung

Deshalb überrascht es nicht, wenn die Untersuchungen von fast 200 Blutproben aus drei Dörfern der Himalaya-Region nun zeigen, dass EPAS1 tatsächlich eine Schlüsselrolle für die Tibeter spielt. „Unsere Teams haben ursprünglich getrennt gearbeitet und auch verschiedene Ansätze der DNA-Analyse verfolgt“, sagt Peter Robbins von der Universität in Oxford über die Zusammenarbeit mit der Gruppe um Cynthia Beall in Cleveland. Die einen suchten nach evolutionären Einflüssen, die anderen nach genetischen Unterschieden zwischen den Probanden. Mal wurde die gesamte Sequenz betrachtet, mal wurden ausgewählte Gene studiert.

Schließlich kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss: Den untersuchten Himalaya-Bewohnern ist eine bestimmte Variante von EPAS1 gemein, das nun als erstes Gen in engem Zusammenhang mit einer Höhenanpassung steht. „Es ist absolut umwerfend, auf welche Weise die Einheimischen den problematischen Sauerstoffmangel im Hochgebirge bewältigen“, schwärmt Robbins.

Höhentraining hat nicht nur positive Effekte

Weitere Tests sollen zeigen, wie der Körper das im Einzelnen bewerkstelligt. „Das System der sogenannten Hypoxie-induzierbaren Faktoren (HIF), zu denen EPAS1 gehört, ist sehr wichtig, weil es unabhängig von Epo noch in viele weitere Stoffwechselwege eingreift und ganz generell wirkt“, sagt Robbins. Den Physiologen interessieren gerade die komplexen Regelmechanismen, die biologische Integration und Kalibrierung, die nötig wird, wenn nicht nur Zellen oder Gewebe betroffen sind, sondern das gesamte System.

Robbins und seine Mitarbeiter studieren solche physiologischen Zusammenhänge auch am Beispiel seltener Krankheiten wie etwa der erblichen „Chuvash-Polyzythämie“. Für Betroffene wirkt sich diese aus, als wären sie permanent auf Bergtour und müssten sich an die dünne Höhenluft anpassen. Ihnen fehlt ein Hemmstoff, der diese Reaktionskette im Flachland normalerweise drosselt. „An diesen Patienten können wir nun studieren, wie Gewebe und Organismus auf Sauerstoffstress reagieren“, sagt Federico Fermenti, der fünf Betroffene in Oxford untersucht hat. Die Ergebnisse ihrer Belastungstests deuten auch darauf hin, dass ein Höhentraining auf Dauer nicht nur positive Effekte für Sportler hätte: Der Energiestoffwechsel im Muskel verschlechtert sich signifikant.

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