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Keine Angst vor Paragraphen

Uran und Thorium gehören zu den Actinoiden. Natürlich kommen die Elemente ausschließlich in Form der radioaktiven Isotope 234U, 235U, 238U und 232Th vor. Grundsätzlich unterliegt die Handhabung von radioaktiven Stoffen den restriktiven Regelungen des Atomgesetzes (AtG) und der Strahlenschutzveror...

Die Existenz solvatisierter Elektronen e—aq wurde erstmals bei der Umwandlung von wässriger Kohlensäure (pH ~3,7) unter Einfluss von Gammastrahlung in einfache organische Substanzen wie Formaldehyd oder Ameisensäure nachgewiesen.1 Dabei ist die H2-Ausbeute die gleiche wie bei der Radiolyse von reinem, dreifach destilliertem Wasser. In der Folge wurde die CO2-Reduktion durch die Existenz von e—aq-Spezies erklärt. Diese entstehen aus thermischen Elektronen (e—th, E &lt; 10 eV), die bei der Wasserradiolyse generiert werden. Dabei bilden die Wassermoleküle, deren positive Dipole dem e—th zugewandt sind, in etwa 200 fs bis 1 ps eine Solvathülle. Dies stabilisiert die solvatisierten Elektronen; sie haben bei Raumtemperatur in wässriger Lösung eine Lebensdauer von etwa 200 µs.
Solvatisierte Elektronen entstehen auch bei UV-Bestrahlung in wässriger, mit CO2 gesättigter FeSO4-Lösung. Dabei wirken die Fe2+-Ionen als Elektronendonoren und werden zu Fe3+-Ionen oxidiert.1,2 Das Absorptionsspektrum von e—aq mit einem Maximum bei 720 nm wurde mit der Pulsradiolyse-Methode gemessen.3 Durch Elektronenspinresonanz lassen sich in Eismatrix eingeschlossene e—th bei 77 K in alkalischer, wässriger Lösung bei einem optischen Absorptionsmaximum von 575 nm beobachten.4 Solvatisierte Elektronen sind die basische Form der H-Atome und damit stark reduzierende Spezies.
Schon vor einigen Jahren stellten wir fest, dass Riboflavin und zwölf seiner Derivate in Wasser-Methanol-Lösung bei UV-Bestrahlung e—aq bilden, wobei die Quantenausbeute von den jeweiligen Substituenten abhängt.6,7 Bei elektronischer Anregung des Substrats im 1. Singulett konkurriert die Elektronenemission hauptsächlich mit der Fluoreszenz, zum Teil aber auch mit dem Intersystem Crossing und der strahlungslosen Desaktivierung. Bei elektronischer Anregung im 2. Singlett kann die Elektronenemission von jedem Vibrationsniveau erfolgen (Abbildung 1).


<h2>Biologische Konsequenz der Elektronenemission von Hormonen</h2>
Von mehr als einem Dutzend Hormone ist bekannt, dass sie in polarem Medium (Wasser oder im Gemisch von 40 % Wasser und 60 % Ethanol) aus ihrem Singulettzustand bei Bestrahlung mit UV-Licht (λ = 254 nm) e—aq emittieren.8—10 Diese Eigenschaft und die Konsequenzen, die daraus für die Karzinogenität von Metaboliten und die Kommunikation mit anderen Systemen im Organismus folgen,10 bestimmen das spezifische, biologische Verhalten eines Hormons. Die e—aq-Ausbeute hängt hierbei vor allem von der Struktur des betreffenden Hormons sowie weiteren Faktoren ab. Während des Auflösens im jeweiligen Medium sind praktisch alle Hormone sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff, was zu geringeren Elektronenausbeuten führt. Daher wurden die Hormone für die Untersuchungen stets in einem zuvor mit Argon gesättigten Medium gelöst. Da die von den Hormonen emittierten Elektronen auch mit Hormonmolekülen im Grundzustand reagieren können,5 agieren sie als Elektronenvermittler.
Die aus der Elektronenemission resultierenden Hormonradikale oder Radikalkationen können je nach Medium (z. B. Blut im Organismus) Metabolite bilden, darunter auch schädliche.
Die verschiedenen Steroidhormone wie die Östrogene (weibliche Sexualhormone: Östradiol, Östron usw.) und die Androgene (männliche Sexualhormone: Testosteron, Androsteron etc.) leiten sich von Cholesterol ab. Sie werden von beiden Geschlechtern im Organismus synthetisiert. Ihre Mengenverhältnisse sind jedoch unterschiedlich und für das jeweilige Geschlecht bestimmend.


<h2>17β-Estradiol (17βE2)</h2>
Das Steroid 17β-Estradiol (17βE2, Östradiol) ist eines der wichtigsten weiblichen Sexualhormone. Es fördert das Wachstum und die Ausbildung sekundärer weiblicher Geschlechtsorgane und ist auch bei verschiedenen biologischen Prozessen im Organismus beteiligt. 17βE2 bestimmt auch die Libido der Frau.
Mit steigender Konzentration des Hormons nimmt die Quantenausbeute Q(e—aq) sukzessiv ab. Bei höheren Hormonkonzentrationen bilden sich Assoziate, also Komplexe, die ständig ihre Struktur ändern.8,9 Die im Assoziat vorliegenden Moleküle konsumieren im Grundzustand einen Teil der emittierten e—aq mit höherer Reaktionskonstante. Folglich nimmt der Q(e—aq)-Wert mit zunehmender Hormonkonzentration ab. Dieser Effekt tritt bei allen untersuchten Hormonen auf und wird unter anderem von ihrer Struktur beeinflusst.8—10,12—16
Durch die Emission von e—aq entstehen Hormonradikale, die je nach den vorherrschenden Bedingung entweder zur Bildung von Metaboliten (Abbildung 2), zum Abbau des Hormons oder zu beidem führen. Wenn die in Abbildung 2 erwähnten Rx-Spezies von heterocyclischen Kohlenwasserstoffen wie Fluoren oder Benz(a) pyren stammen, können die Metabolite mit großer Wahrscheinlichkeit zu Brust- oder Prostatakrebs führen.
Ein Teil der emittierten e—aq reagiert mit den 17βE2-Molekülen im Grundzustand und bildet Radikalanionen (17βE2—). Dies wird nachfolgend am Beispiel des Phenols demonstriert.
Die oxidierenden freien Radikale wie OH oder O2—, die ständig im menschlichen Organismus gebildet werden, können mit den Hormonmolekülen reagieren (Abbildung 3, S. 1052), wobei sie bevorzugt den A-Ring angreifen. Dabei entstehen Hormonaddukte und andere Zwischenprodukte, die gegenüber O2 besonders reaktiv sind. Die entstandenen Peroxylradikale führen gewöhnlich zum Abbau des Hormons.16
Diese und andere 17βE2-Transienten können ebenfalls Metabolite bilden. Auch die OH-Gruppe im D-Ring des 17βE2-Moleküls ist eine Quelle für solvatisierte Elektronen und kann daher auch an der Metaboliten-Bildung beteiligt sein. In sauerstofffreien Lösungsmittelgemischen sind die Prozesse aus Abbildung 3 ausgeschlossen, da die oxidierende Spezies (OH, O2—) von Ethanol abgefangen werden.5
Ähnliche Prozesse laufen auch bei den dem 17βE2 verwandten Östrogenen Estron und 4-Hydroxy estron ab.


<h2>Progestogene und Androgene</h2>
Progesteron (PRG; Gelbkörperhormon) ist ebenfalls ein wichtiges weibliches Sexualhormon. Es wird hauptsächlich vom Corpus Jateum (Gelbkörper) und während der Schwangerschaft auch von der Plazenta gebildet. Bei Männern wird Progesteron vorwiegend von den Gonaden produziert. Aufgrund der zwei Carbonylgruppen am Steroidgerüst (Ring A und D) wird ein Teil der emittierten e—aq von Progesteron konsumiert.
Testosteron (TES) ist hauptsächlich ein Männer-Sexualhormon (Androgen), das die Libido bestimmt. Wie Progesteron kommt Testosteron in beiden Geschlechtern vor; die unterschiedliche Konzentration bei Mann und Frau ergibt die unterschiedliche Wirkungsweise.
Als Modellsubstrate untersuchten wir Progesteron,8,15 17α-Hydroxyprogesteron (17α-HOPRG)14 und Testosteron9,15 als Androgenrepräsentanten in einem Wasser-Ethanol-Gemisch (40:60) bei einem pH von 7,4 und einer Temperatur von 37 °C. Aufgrund ihrer Molekülstruktur ist der Q(e—aq)-Wert dieser Hormone wesentlich kleiner als bei den Östrogenen. Dies beruht vor allem auf der anderen Struktur des A-Rings. Prinzipiell laufen aber auch hier die gleichen Prozesse ab. Die primär gebildeten Transienten als Resultat der Elektronenemission und die daraus stammenden Reaktionen und Produkte unterscheiden sich von denen bei 17βE2 aufgrund der unterschiedlichen Struktur des A-Rings und der Substituenten.
Im Fall von Progesteron bildet sich als Folge der Emission von e—aq ein Radikalkation (+R3) sowie ein Transient an 17. Position (R4) (Abbildung 4). Während R4-Radikale mit einer Rx-Spezies Metaboliten bilden, lässt sich +R3 auch durch eine Reaktion mit Wasser oder durch einen Elektrondonor wie Vitamin C regenerieren. Allerdings kann +R3 auch in Prozesse involviert sein, die das Hormon abbauen.
Dass die Q(e—aq)-Ausbeuten viel geringer als bei den Östrogenen sind, liegt neben der Struktur des A-Rings und der Substituenten vor allem an den CO-Gruppen im Molekül, die als effiziente Elektronenfänger fungieren.5 Es ist daher anzunehmen, dass einige der emittierten e—aq mit CO-Gruppen (Ring A, Position 3, und Ring D, Position 20) reagieren. Die entstandenen Radikalanionen (—R6 und —R7) können in der Folge Metaboliten bilden (Abbildung 5).
Die meisten e—aq werden bei Progesteron aus dem A-Ring emittiert. Bei den Hydroxyprogesteronen emittiert auch die OH-Gruppe solvatisierte Elektronen.
Bei allen Hormonen sinkt gleichzeitig mit der Emission von Elektronen auch der pH-Wert des Mediums von ursprünglich etwa 7,4 auf 5,6 bis 6.


<h2>Mechanismus der Hormonkommunikation</h2>
Auf Grund der Eigenschaft der Hormone, e—aq zu emittieren, aber auch solche zu konsumieren und sie an biologische Systeme zu übertragen, werden die Hormone als Elektronvermittler (electron mediators) klassifiziert.
Außerdem zeichnet sich jedes Hormon durch seine spezifische Schwingungsfrequenz aus.17 Man nahm an, dass das emittierte thermalisierte Elektron (mit einer Energie von weniger als l0 eV) von Wassermolekülen umgeben ist, deren positive Dipole dem Elektron zugewandt sind. Gemäß physikalischen Prämissen behält das e—aq-System die Vibrationsfrequenz des “Mutter-Moleküls” bei. So kann die spezifische Frequenz des Hormons bei der Elektronenübertragung bis zu den Empfangsquellen des Gehirns erhalten bleiben.
 Das Gehirn kann somit präzise feststellen, von welchem Hormon die Nachricht kommt, um entsprechend schnell zu agieren. Dabei ist es nicht notwendig, dass das Hormon zunächst mit einem Rezeptor komplexiert, um aktiviert zu werden. Basierend auf experimentellen Fakten und bei der Berücksichtigung des Paulischen Ausschließungsprinzips wurde die oben kurz zitierte Hypothese zur Kommunikation von Hormonen untereinander sowie mit anderen biologischen Systemen im Organismus vorgeschlagen.10 Begründet auf der Hypothese und den damit zusammenhängenden Prozessen lässt sich der beobachtete Effekt von Progesteron auf die starke Reduktion der Elektronen-Emission sowie den Abbau von Testosteron erklären.15 Bei der Elektronenübertragung zwischen beiden Hormonen agiert Testosteron vorwiegend als Elektronendonor für Progesteron. Daher ist in dem Testosteron-Progesteron-Gemisch die Ausbeute an solvatisierten Elektronen geringer als im Vergleich zu den entsprechenden individuellen Werten.


<h2>Regenerierung von Hormonen</h2>
Lassen sich Hormonradikale, die bei der Elektronenemission entstehen, innerhalb ihrer Lebensdauer (Status-nascendi-Zustand) durch Elektronenübertragung von einem Elektrondonor (z. B. Vitamin C) regenerieren? Experimente bestätigen den erwarteten Effekt:18,19 Der Regenerationsprozess eines Hormons hängt von seiner Molekülstruktur ab und somit auch von seiner Fähigkeit, e—aq zu <a href="https://emittieren.Mit" target="_blank">emittieren.Mit</a> steigender Konzentration an Vitamin C steigt auch die Hormonregeneration. Jedoch ist dieser Effekt nicht proportional zum Verbrauch an Vitamin C. Dies deutet auf recht komplizierte Regenerationsprozesse hin, bei denen der pH-Wert des Mediums und die Temperatur eine wesentliche Rolle spielen.
Literatur


— — — Hormone können solvatisierte Elektronen (e—aq) mit spezifischen Frequenzen emittieren und via Gehirn durch Elektronenübertragung mit anderen biologischen Systemen im Organismus kommunizieren.
Die bei der e—aq-Emission resultierenden Hormon-Transienten können, je nach den im Milieu enthaltenen Substanzen, die Bildung von Krebszellen induzieren.
Die Hormon-Transienten sind innerhalb ihrer Lebensdauer durch Elektronenübertragung von Elektronendonoren wie Vitamin C zumindest teilweise regenerierbar.


— — — Nikola Getoff, Jahrgang 1922, ist emeritierter Professor der Fakultät für Lebenswissenschaften der Universität Wien. Von 1978 bis 2005 leitete er das dortige Ludwig-Boltzmann-Institut für Strahlenchemie und Strahlenbiologie.



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