25. November 2008

Durchbruch in der Erforschung von Lungenerkrankungen

Die „chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen“ (COPD) gehören zu den Volkskrankheiten: Weltweit leiden schätzungsweise 44 Millionen Menschen daran, allein in Deutschland rund fünf Millionen. Die Patienten haben mit Luftnot zu kämpfen, ihre Bronchien sind verengt.

Nicht selten verläuft die Erkrankung tödlich. Die Hauptursache: Zigarettenqualm; neun von zehn Betroffenen sind Raucher. Dem Essener Wissenschaftler Dr. Bernhard B. Singer, Spezialist für Biochemie, Molekularbiologie und Immunologie am Institut für Anatomie des Universitätsklinikums, ist zusammen mit Kollegen aus Berlin und dem schwedischen Malmö ein Durchbruch in der Erforschung dieser lebensgefährlichen Erkrankung gelungen. Die Ergebnisse veröffentlichte er jetzt in der November-Ausgabe der renommierten Zeitschrift Nature Immunology.

„Bei ungefähr 50 Prozent der an COPD Erkrankten besiedeln so genannte Moraxellen die unteren Atemwege. Diese Bakterienstämme beeinflussen das Zusammenspiel von Rezeptoren im menschlichen Organismus und nehmen so negativen Einfluss auf den Krankheitsverlauf“, erklärt Dr. Bernhard B. Singer. Zum Hintergrund: Die Moraxellen in den Atemwegen der Patienten aktivieren den Rezeptor, also die „Empfangsstation der Zelle“, mit dem Namen CEACAM. Dieser wiederum hindert den TLR 2 – Rezeptor daran, seine Aufgabe – nämlich Bakterien zu erkennen und zu bekämpfen – richtig zu erfüllen. Mit dem Ergebnis, dass die Schleimhaut der Bronchien keine genügend starke Entzündung entwickeln können, um die Bakterien zu vernichten. So bleiben die Moraxellen für lange Zeit in den Bronchien und belasten die Lunge und damit den Patienten dauerhaft.

Neue Erkenntnisse nutzen bei Arthritis, Morbus Crohn oder Schuppenflechte
Das Team um Dr. Bernhard B. Singer geht nun verstärkt der Frage nach, wie die Moraxellen genau wirken, um so den Patienten, die unter COPD leiden, besser helfen zu können. Gleichzeitig wollen die Forscher ihre Erkenntnis auch für Erkrankungen nutzen, die mit starken Entzündungen einhergehen – wie Colitis Ulcerosa, Morbus Crohn, Schuppenflechte oder Rheumatoide Arthritis. „Entzündungsreaktionen bei einigen Erkrankungen würden weniger stark ausfallen, wenn wir es schafften, die Wirkung von Moraxellen auf TLR2 zu imitieren“, erläutert Dr. Singer und ergänzt: „Nur durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Medizinern und Grundlagenforschern ist es uns hier gelungen, den medizinischen Fortschritt für den Menschen wieder ein Stückchen voranzubringen.“ Besonders hebt er in diesem Zusammenhang die enge Kooperation mit Dr. Hortense Slevogt, Fachärztin für innere Medizin und Infektiologie an der Berliner Charité, hervor.

Nähere Informationen:
Dr. Bernhard B. Singer; Spezialist für Biochemie, Molekularbiologie und Immunologie am Institut für Anatomie des Universitätsklinikums Essen; Tel.: 0201/723-4389, bernhard.singer…

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14. November 2008

Was ist Hyaluronsäure?

Hyaluronsäure (HA) ist ein Kohlenhydrat, genauer gesagt ein Mucopolysaccharid, welches im gesamten Körper vorkommt. Die komplexe Struktur kann aus mehreren tausend Zuckern bestehen. Wenn die Moleküle nicht aneinander gebunden sind, binden sie sich an Wasser und es entsteht ein gelförmiges Material hoher Viskosität und Druckbeständigkeit. Die Funktion von Hyaluronsäure ist unter anderem Wasser zu binden und die beweglichen Teile des Körpers, wie Gelenke und Muskeln, zu „schmieren“. Hyaluronsäure gehört zu den hydrophilen („Wasser liebenden“) Molekülen in der Natur.

Was ist ihre chemische Struktur? Hyaluronsäure wird natürlicherweise vom menschlichen Körper produziert und ist chemisch gesehen Glykosaminoglykan. Im Körper ist sie stets mit einem sehr hohen Molekulargewicht anzutreffen. Das Molekül besteht aus einer sich wiederholenden Sequenz von zwei veränderten Einfachzuckern, nämlich Glucuronsäure und N-Acetyl-Glukosamin. Beide sind negativ geladen und sind ursächlich für die Bildung eines außergewöhnlich langen Moleküls mit hohem Molekulargewicht verantwortlich. HA Moleküle, die lang und groß sind und eine hohe Viskosität (Schmierung) bzw. Druckbeständigkeit aufweisen, ermöglichen unseren Gelenken sowie der Haut das Gewicht zu tragen bzw. Spannungen zu widerstehen.

Wann wurde Hyaluronsäure entdeckt? Die erste kommerzielle Nutzung erfolgte 1942, als Endre Balzas die Nutzung der Hyaluronsäure als Eiweiß-Ersatz für Backwaren zum Patent anmeldete. Die Entdeckung von Hyaluronsäure war etwas Besonderes. Kein anderes Molekül, was jemals gefunden wurde, hat solche einzigartigen Eigenschaften für den menschlichen Körper.
Balzas wurde führender Experte auf dem Gebiet der HA. Die Mehrheit der Erkenntnisse über die Hyaluronsäure gehen auf sein Konto.

Wo im Körper kommt HA vor? Hyaluronsäure wird natürlicherweise in fast jeder Körperzelle gefunden und tritt in hohen Konzentrationen an bestimmten Stellen auf. So unterschiedlich die Bereiche sind, so vielfältig ist auch die Funktion der Hyaluronsäure.
Leider hat Hyaluronsäure eine Halbwertszeit von weniger als drei Tagen – in der Haut möglicherweise sogar von nur einem Tag. Deshalb muss der Körper sich ständig selbst wieder mit HA versorgen.

Im Folgenden werden einige Bereiche des Körpers genannt, in denen Hyaluronsäure maßgebend für die Funktion ist.

Knochen und Knorpel: Hyaluronsäure kommt in allen Knochen sowie Knorpel-Strukturen im gesamten Körper vor. Vor allem im Knorpel ist sie in verschiedenen Formen enthalten. Eine davon ist der so genannte Hyalinknorpel (Hyalin = Abkürzung für Hyaluronsäure). Hyalinknorpel bedeckt die Enden der langen Knochen, bietet so eine dämpfende Wirkung und schützt vor Verschleiß. Hyalinknorpel befindet sich an der Nasenspitze, verbindet die Rippen mit dem Brustbein, formt einen Großteil des Kehlkopfes und stützt Luftröhre sowie die Bronchien.

Synovialflüssigkeit: Unsere Gelenke (z.B. Ellbogen und Knie) sind von einer Membran umgeben, die eine Kapsel bildet und Gelenkflüssigkeit absondert. Diese Synovialflüssigkeit ist zäh mit der Konsistenz von Motoröl. Ihre Funktionen sind vielfältig, beispielsweise Dämpfung und Schmierung, aber auch Nährstoffversorgung des Knorpels und Abtransport von Schlacken und Abfallprodukten des Zellstoffwechsels. Normalerweise wäre das eine Funktion des Blutgefäßsystems, doch da der Bereich im Gelenk keinen Blutfluss aufweist (avaskulär), übernimmt die Hyaluronsäure diese Funktion.

Sehnen, Bänder, Bindegewebe: Bindegewebe ist im gesamten Körper zu finden. Es ist weitaus mehr als eine Verbindung von verschiedenen Teilen im Körper. Bindegewebe hat viele Formen und Funktionen. Die wichtigsten sind außer einer Verbindung, auch Unterstützung, Schutz und Isolierung. Typische Beispiele sind die Verbindung von Muskel zu Knochen (Sehnen) und von Knochen zu Knochen (Bänder). In allen Bindegeweben gibt es drei strukturelle Elemente: Die Grundsubstanz (Hyaluronsäure), dehnbare Fasern (Kollagen und Elastin) und einen grundlegenden Zell-Typ.
Während alle anderen primären Gewebe im Körper hauptsächlich aus lebenden Zellen bestehen, ist Bindegewebe weitgehend aus einer nicht lebenden Grundsubstanz, der Hyaluronsäure, aufgebaut. Diese trennt und polstert die lebenden Zellen. Erst dadurch erhält das Bindegewebe seine typischen Eigenschaften wie zum Beispiel Elastizität und Druckbeständigkeit.

Kopfhaut und Haarfollikel: Strukturell ist die Kopfhaut mit der Haut des gesamten Körpers vergleichbar, jedoch enthält sie etwa 100.000 Haarfollikel. Die Haut besteht aus 3 verschiedenen Schichten, der Oberhaut (Epidermis), der Lederhaut (Dermis) und der Unterhaut (Subkutis). In der Dermis befinden sich die Haarwurzeln. Diese Hautschicht enthält Bindegewebe, welches die Kopfhaut unterstützt und mit Nährstoffen versorgt. Ergebnis sind eine gesunde Kopfhaut und glänzendes Haar. Möglich macht dies auch wieder die im Bindegewebe enthaltene Hyaluronsäure.

Lippen: Die Lippen sind Bestandteil der Skelettmuskulatur, bedeckt mit Hautgewebe. Die dermale Schicht der Lippen setzt sich in erster Linie aus Bindegewebe und seine Komponenten Hyaluronsäure und Kollagen zusammen, welche strukturgebende Eigenschaften haben und den Lippen die typische Form geben. Die Hyaluronsäure bindet Wasser und gibt somit den Lippen das Volumen. Sie hält außerdem das Collagen gesund und versorgt es mit Nährstoffen.

Augen: Hyaluronsäure kommt im Augapfel in konzentrierter Form vor. Der Glaskörper des Auges besteht fast vollständig aus Hyaluronsäure, an welche Wasser gebunden ist. Dadurch entsteht eine gelartige Masse, welche als „Stoßdämpfer“ fungiert und Nährstoffe in das Auge transportiert.
Ab dem ca. 50. Lebensjahr kommt die Hyaluron-Produktion im Auge zum Erliegen, was zu den bekannten Problemen, wie trockene Augen und verminderte Sehleistung führen kann.

Sie wollen noch mehr über Hyaluronsäure erfahren? Hier folgt demnächst der zweite Teil unserer Information.

Hier finden Sie direkt nähere Auskünfte und können Hyaluronsäure bestellen:

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29. Oktober 2008

Bakterien schwächen Immunabwehr

Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin haben die Rolle eines scheinbar unauffälligen Bakterienstamms bei der weiteren Entwicklung der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) geklärt. Die Moraxellen besiedeln bei etwa fünfzig Prozent aller COPD- Kranken die unteren Atemwege. Dr. Hortense Slevogt von der Medizinischen Klinik mit Schwerpunkt Infektiologie und Pneumologie am Campus Virchow-Klinikum zeigt in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature Immunology* gemeinsam mit ihren Kollegen aus Essen, München und dem schwedischen Malmö erstmals, wie die Moraxellen bei der COPD den Krankheitsverlauf beeinflussen: Sie aktivieren den Rezeptor CEACAM 1, ein Molekül, das Zellen miteinander kommunizieren lässt. So sind sie in der Lage, die Antwort des Immunsystems entscheidend zu schwächen.

Rezeptoren sind die „Empfangsstationen“ der Zellen. Sie sind chemisch für eine Vielzahl unterschiedlicher Aufgaben ausgerüstet. Die Forscher um Hortense Slevogt fanden heraus, dass die Moraxellen das Zusammenspiel der beiden Rezeptoren CEACAM 1 und TLR 2 zu ihren Gunsten verändern können. TLR 2 steht im Zentrum des körpereigenen Abwehrsystems. Aufgabe dieses Rezeptors ist es, eindringende Bakterien zu erkennen und zu bekämpfen. „Wir konnten zeigen, dass es den Moraxellen durch die Bindung an CEACAM 1 gelingt, die durch TLR 2 hervorgerufene Antwort des Immunsystems abzuschwächen. Die Bronchialschleimhaut reagiert zwar mit einer Entzündung, aber diese ist anscheinend zu schwach, um die Bakterien zu vernichten“, erklärt Slevogt. Sie vermutet, dass es den Moraxellen so gelingt, längere Zeit in den Bronchien der COPD-Patienten zu bleiben und damit zu einer chronischen Belastung für die Lunge zu werden.
Die Wissenschaftler entnahmen menschliche Schleimhautzellen aus dem Bronchialtrakt und infizierten sie im Labor mit Moraxellen. Dann wiederholten sie den Vorgang mit genveränderten Moraxellen, denen die Fähigkeit, den Rezeptor CEACAM 1 zu aktivieren, genommen war.
Ergebnis: Bei den veränderten Bakterien reagierte das Abwehrsystem der Zelle mit einer heftigen Entzündung, bei den „echten“ Moraxellen verlief diese wesentlich schwächer. „Das könnte problematisch sein“, erklärt Slevogt. „Denn die Entzündung soll eindringende Bakterien abtöten.“
COPD ist ein Sammelbegriff für eine Reihe von Lungenerkrankungen, darunter die chronische Bronchitis und das Lungenemphysem. Sie sind oft tödlich und betreffen fast ausschließlich Raucher, ehemalige Raucher oder Menschen, die sich dem Rauch anderer aussetzen.
Schätzungsweise vier bis sechs Millionen Menschen sind allein in Deutschland an COPD erkrankt.
Die Berliner Wissenschaftler möchten weitere Untersuchungen zur Rolle der Moraxellen bei der COPD anschließen. Darüber hinaus hoffen sie auf positive Folgen ihrer Entdeckung: „Wenn es gelingt, die Wirkung der Moraxellen auf TLR 2 zu imitieren, dann wäre das vielleicht ein neuer Weg, um die Antwort des Immunsystems gezielt zu schwächen“, meint Prof. Norbert Suttorp, der Leiter der Klinik.“Das wäre nützlich bei jeder Erkrankung, die mit einer zu starken Entzündung einhergeht.“

*Slevogt et al.: CEACAM1  inhibits Toll-like receptor 2-triggered antibacterial responses of human pulmonary epithelial cells , Nature Immunology, Nov. 2008, Vol. 9, No. 11, S. 1270-1278

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