Hormone 5

Wielands erste Steroid-Formel

Gallensäuren und die Fettverdauung Während das alles in Göttingen vor sich ging, saß weiter im Süden ein anderer Chemiker, ein Mann, der — anders als der einzelgängerische und zurückgezogene Windaus — das ganze übersehbare Spektrum der Chemie fortwährend nach Punkten absuchte, die ihn vielleicht interessieren konnten: Heinrich Wieland, der entschiedene, kurzangebundene und humorvolle Sohn eines Chemikers aus der Goldschmiedestadt Pforzheim. Als junger Dozent hatte er 20 Jahre lang quer durch die Natur alles untersucht, was ihm wissenswert erschien, solange es nur Stickstoff enthielt — Morphin, Curare, Strychnin, das Gift des Knollenblätterpilzes.

Da plötzlich, im Jahre 1912, wich er von dieser Praxis ab und wandte sich einem Stoff zu, der recht langweilig aussah und nur aus Kohlenstoff, Wasserstoff und ein wenig Sauerstoff bestand, mit anderen Worten — den Gallensäuren. Warum er das tat, kann nicht mit Sicherheit gesagt werden. Möglicherweise ärgerte es ihn, daß man eine Substanz, die schon so lange bekannt war, immer noch nicht besser erforscht hatte, wobei es ihn stimuliert haben mag, daß Windaus, der sich seit Jahren mit dem verwandten Cholesterin herumschlug, noch immer keinen Erfolg hatte und die wissenschaftliche Welt langsam die Ohren aufstellte. Also begab er sich frohgemut an die Arbeit.

Aber Wieland, der mit seinem geraden, klaren und tatkräftigen Wesen am liebsten alle Probleme sofort gelöst hätte, mußte zurückstecken: Wohl fand er bald heraus, daß es sich um 4 Ringe handeln mußte, die untereinander verbunden waren, aber es dauerte Jahre, bis er und seine Mitarbeiter diese Ringe aufbrechen und genauer untersuchen konnten. Das lag daran, daß es sich hier, wie beim Cholesterin Windaus’, um das erste Ringsystem aus Kohlenstoff handelte, für das die damalige Zeit noch keine Methodik kannte.

Jahre vergingen, und Wieland wurde Ordinarius an der Universität München, aber der Erfolg blieb aus. An solch unerwartetem Widerstand entzündete sich Wielands Kämpfergeist: Gmelin hatte schon 1828 aus Ochsengalle unreine Cholsäure gewonnen, aus der Strecher 1848 die erste reine Gallensäure isolierte. Und schon 1885 entdeckte man eine zweite Gallensäure, 1886 angeblich eine dritte . . . Sollten denn weitere 50 Jahre vergehen, bis man wußte, womit man es hier zu tun hatte?

So blieb Wieland, ohne zwar seine anderen Arbeiten zu vernachlässigen, ohne aber auch seine sonstigen schnellen Erfolge wiederholen zu können, Jahr um Jahr damit beschäftigt, dieses sonderbare Gebilde, das sich Gallensäure nannte und von dem er fasziniert entdeckte, daß es die verschiedensten unlöslichen Stoffe in wasserlösliche Verbindungen überführen konnte, in seiner Konstitution aufzuklären. Ein Ring nach dem anderen wurde untersucht, in einer solch gleichzeitigen Konzentration, daß Wieland oft morgens ins Labor kam und halb scherzend fragte: »In welchem Ring sind wir heute?« Aber er hatte Geduld. Als die Gemeinsamkeit des Cholesterins und der Gallensäuren immer klarer wurde, konnte man in München und Göttingen von den gegenseitigen Erfahrungen Gebrauch machen, und langsam näherte man sich der vorläufigen Formel eines Moleküls, das man noch nie gesehen hatte.

Noch war man in München nicht ganz zufrieden damit, aber die Weltöffentlichkeit hatte schon Wind in die Nase bekommen von der Bedeutung dieser Stoffe, und 1927 erhielt Wieland den Nobelpreis für die Erforschung »der Gallensäuren und verwandten Substanzen«. Aus der Nobelpreisrede Wielands klingt etwas von den asketischen Jahren wider, wenn er von einem »langen, unsäglich ermüdenden Marsch durch die Strukturwüste « spricht, deren Ende selbst jetzt noch nicht abzusehen war; aber auch etwas von der Vision, daß es sich um mehr als um gewöhnliche Naturstoffe handeln könnte. Er spricht von der Größe des Problems, die seine Ausdauer gestählt hat, von dem Willen, die biologischen Zusammenhänge zwischen einer Gruppe verwandter Stoffe in der Natur zu erforschen, zu denen »außer den Gallensäuren die Sterine, mit großer Wahrscheinlichkeit auch die pflanzlichen Herzgifte, die Giftstoffe der Kröte und voraussichtlich auch noch andere wichtige Substanzen wie einige Vitamine« gehören. Das Wort »wichtige Substanzen« klingt, als ob er etwas von der Wichtigkeit des Steranmoleküls geahnt hätte, von den Entdeckungen, die wenige Jahre später Schlag auf Schlag aufeinander folgen sollten, weil er und Windaus die Grundlagen für die Methodik gelegt hatten.

Aber es dauerte noch weitere fünf Jahre, bis das Strukturmodell von 1928, an dessen »unschöner Ecke bei C 8« schon der ästhetische Butenandt Anstoß genommen hatte, seine endgültige Form fand. Der entscheidende Schritt kam nach genau 20 Jahren unsäglich ermüdender Arbeiten im Jahre 1932 plötzlich von zwei Seiten: Auf Grund des von dem Physiker Bemal in England entwickelten Verfahrens der Röntgenanalyse von Steroiden schlugen Rosenheim und King im Frühjahr die folgende Formel vor (Abb. 15), die noch im September desselben Jahres von Wieland und Dane auf die berühmte endgültige Form geändert wurde (Abb. 16). H3C Abb. 15. Zwischenlösung

Damit war die erste richtige Steroidformel gefunden. Wir werden noch einmal von Wieland hören, wenn wir von den Krötengiften sprechen, bei deren Erforschung er Pionierarbeit geleistet hat. Er hat ferner die Sterine der Hefe untersucht und Hormone im Harn. Aber nachdem er die schwierigste Aufgabe gelöst hatte, war sein schweifender Geist wieder von anderen Problemen stärker gefesselt: Er entdeckte im Farbstoff des Zitronenfalters eine neue chemische Stoffgruppe, was ihm im Dritten Reich den Ruf eines realitätsfernen Träumers eintrug, weil man damals noch nicht wußte, daß einmal die lebenswichtige Folsäure dazugehören würde. Er klärte vor allem die Oxydationsvorgänge in der lebenden Zelle auf. Aber für den Steroid-Chemiker bleibt er der »Gallensäure-Wieland«. Worin liegt nun die Bedeutung der Gallensäuren für den Menschen, außer daß sie halfen, die Struktur der Steroide aufzuklären? Wir haben schon beim Vitamin D gesehen, daß Steroide in Milligrammengen wirksam sind, und werden das noch stärker bei den Steroidhormonen bestätigt finden. Was ist also die Funktion der 6 Gramm Gallensäuren, welche der Körper jeden Tag in der Galle ausscheidet? Was zwingt den Menschen, ein stammesgeschichtlich so altes Steroid zu verwenden, bei dem als einziger der A-Ring noch nach unten abgeknickt ist und das sich daher, wie wir später sehen werden, nicht als Hormon eignet?

Offensichtlich haben die Gallensäuren etwas mit der Verdauung zu tun, das ist klar. Aber was? Wir erinnern uns an Wielands Entdeckung, daß Gallensäuren, und besonders ihre Salze, unlösliche Stoffe wasserlöslich machen. Und Nahrungsmittel können die Darmwand nur passieren, wenn sie löslich sind. Vor allem Fette, die größten Energielieferanten pro Gramm Gewicht, haben da Schwierigkeiten. Ein Öltropfen von, sagen wir, 1 g Gewicht hat keine Chancen, die Zellmembrane oder die feinen Poren der Darmwand zu durchdringen. Dazu muß das Fett erst in seine Bestandteile Glyzerin und Fettsäuren zerlegt werden, und zwar durch Eiweißenzyme des Darmsaftes. Aber um das Fett zerlegen zu können, müssen die Enzyme erst einmal mit ihm in Kontakt treten — ihre Wirksamkeit ist abhängig von der Fettoberfläche, mit der sie in Berührung kommen. Die beträgt bei dem besagten Fetttropfen etwa 5 Quadratzentimeter. Da kann auch eine noch so große Enzymmenge nichts daran ändern — sie muß erst warten, bis die oberste, 1/1000 mm dicke Schicht der 5 cm2 angedaut und abgelöst ist, und so weiter . . . Das kann Tage dauern.

Hier springen die Gallensäuren ein, deren eines Ende fettlöslich und deren anderes wasserlöslich ist: Sie hängen sich mit dem fettlöslichen Ende an den Fetttropfen, der Darmsaft zieht an dem wasserähnlichen Schwanz, und schon wird der große Tropfen in zahlreiche kleine zerrissen, die man Mizellen nennt. Der Vorteil? Die Oberfläche des Fetts, an der die Enzyme angreifen können und die bisher 5 cm2 betrug, ist durch die Mizellenbildung auf 1500 Quadratmeter angewachsen — von der Größe einer Briefmarke auf die von sechs Tennisplätzen!

Als zweites aktivieren die Gallensäuren dann noch die Enzyme, so daß sie noch besser das Fett zerlegen können.

Aber da stellt sich eine große Schwierigkeit heraus: Zwar kann das Glyzerin durch die Darmwand, aber nicht die dazugehörigen drei Fettsäuren, die nicht wasserlöslich sind. Und zum drittenmal springen die Gallensäuren ein:

Sie nehmen die einzelnen Fettsäuren wie in einem Sandwich so zwischen sich, daß das wasserlösliche Ende nach außen gekehrt ist. Das Ganze passiert so die Darmwand. Wie die Scheiben eines Butterbrots, das die dazwischenliegende Scheibe Schinken für den Magen verträglicher macht . . . Einmal in die Lymphgänge des Darmes eingedrungen, zerfällt das Sandwich, die Fettsäuren verbinden sich wieder mit ihrem Glyzerin zu Fett und wandern als winzige Fettkügelchen in der (hierdurch weißgefärbten) Lymphe ins Blut. Und die braven Gallensäuren kehren wieder in die Leber und von dort in die Galle zurück. Das Spiel kann von neuem beginnen. Ein Liter Galle pro Tag hilft so das Nahrungsfett zu verdauen.

 

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