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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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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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Wissenschaftler der Universität Bonn haben ein lange ungeklärtes Rätsel des Immunsystems gelüftet. Dr. Sven Burgdorf und Professor Dr. Christian Kurts konnten zusammen mit Kollegen der Universität Frankfurt zeigen, wie Immunantworten gegen Viren und Krebs zustande kommen. Die Forscher hoffen nun auch auf neue Therapien gegen Autoimmunkrankheiten wie Diabetes vom Typ I. Ihre Studie ist online in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Nature Immunology () erschienen.

Im Immunsystem gibt es manche Parallelen zur Verbrecherjagd. Gegen Viren und Tumoren, in diesem Bild die Verbrecher, alarmiert das Immunsystem als Spürhunde die zytotoxischen T-Zellen, auch “Killerzellen” genannt. Sie können virusinfizierte Zellen oder Krebszellen erkennen und in den Selbstmord treiben oder direkt zerstören. Dazu müssen sie aber zunächst wissen, gegen welchen Feind sie kämpfen sollen.

Diese Aktivierung übernehmen die sogenannten dendritischen Zellen. Sie nehmen Proteine von Viren oder Tumoren (“Antigene”) auf und zerkleinern sie. Danach transportieren sie die Bruchstücke an ihre Oberfläche und präsentieren sie den zytotoxischen T-Zellen. Dadurch wissen diese nun, welche Verbrecher sie jagen sollen. Sie vermehren sich dann massiv und schwärmen in alle Gewebe aus, um ihre Aufgabe zu verrichten: nämlich die virusinfizierten oder bösartig veränderten Zellen zu bekämpfen.

Dieser Aktivierungsmechanismus heisst Kreuzpräsentation. Vor mehr als zehn Jahren wurde er in Melbourne, Australien, erstmals beschrieben “ unter anderem durch den Immunologen Professor Dr. Christian Kurts. Kurts ist inzwischen am Institut für Molekulare Medizin und Experimentelle Immunologie der Uni Bonn tätig. Seine Mitarbeiter und er untersuchen dort unter anderem, wie die Kreuzpräsentation im Detail abläuft.

Ein neues Zellorganell als Antigen-Verladebahnhof

Ungeklärt war bislang nämlich vor allem, auf welche Weise die dendritischen Zellen die Antigene zerlegen und dann an ihre Oberfläche bringen. Man kannte zwar das Transportvehikel, die “MHC Klasse I”-Moleküle. Doch wo dieser Transporter beladen wird, war unbekannt. In der aktuellen Studie konnten Dr. Sven Burgdorf und Professor Kurts zusammen mit Kollegen der Universität Frankfurt dieses Rätsel lüften.

Eine Schlüsselrolle spielen dabei Organellen, von deren Existenz man erst seit zwei Jahren weiss, deren Funktion aber bislang unbekannt war: Die so genannten “Stable Early Endosomes”.
Organellen sind Strukturen innerhalb der Zellen, die spezifische Funktionen übernehmen “ ähnlich wie das im Körper die Organe tun, z.B. der Magen oder die Niere. Das bekannteste Organell ist der Zellkern, in dem die Erbinformation gespeichert ist. Endosomen (“innere Körper”) sind dagegen membranumhüllte Hohlräume, die unter anderem der Aufnahme und dem Transport von Molekülen dienen. Sie sind also beispielsweise an der Nahrungsaufnahme der Zelle beteiligt. In den dendritischen Zellen werden sie jedoch auch zur Antigenaufnahme eingesetzt, wie die Bonner Wissenschaftler bereits vor einem Jahr in einer “Science”-Publikation zeigen konnten. In der aktuellen Studie weisen sie nun nach, dass ein Teil der innerhalb der dendritischen Zelle zerkleinerten Antigene über einen Kanal in die Stable Early Endosomes gelangt und dort auf MHC Klasse I Moleküle geladen wird. Danach wandern diese Endosomen mit ihrem Inhalt zur Zelloberfläche und verschmelzen mit der Zellmembran. Die mit Antigenen beladenen MHC- Transporter befinden sich nun auf der Zelloberfläche und können von Killerzellen erkannt werden.

“Unsere Erkenntnisse sind grundlegend für das Verständnis der Funktion dendritischer Zellen”, erklärt Professor Kurts. “Sie ermöglichen so die Entwicklung effektiverer Impfstoffe gegen Viren und Krebs.” Ausserdem sehen die Forscher neue Ansatzpunkte für die Behandlung von so genannten Autoimmunkrankheiten. “Bei Erkrankungen wie Typ I Diabetes kämpft das Immunsystem fälschlicherweise gegen körpereigene Zellen”, erläutert Dr. Burgdorf. “Grund ist eine fehlerhafte Aktivierung von Killerzellen. Wenn man die Kreuzpräsentation hemmt, kann man diese Aktivierung vielleicht unterbinden.”

Die Bonner Wissenschaftler haben ihre Erkenntnisse nutzen können, um spezifische Hemmstoffe der Kreuzpräsentation zu entwickeln. Ausserdem konnten Dr. Burgdorf und sein Assistent Andreas Kautz in Zellkulturexperimenten zeigen, dass das Malariamittel Primaquin den Transport von Endosomen an die Zelloberfläche verhindert. Das Medikament stoppt so die Antigenpräsentation und damit auch die Aktivierung der T-Killerzellen. “Möglicherweise ist das ein neuer Weg, um Autoimmunerkrankungen zu behandeln”, hofft Burgdorf.

Ermöglicht wurde die Studie durch den Bonner immunologischen Sonderforschungsbereich 704 und die Nachwuchsförderung der medizinischen Fakultät (Bonfor = Bonner Forschung). Beteiligt waren zudem Forscher des Frankfurter Sonderforschungsbereiches 628 und des dortigen Instituts für Biochemie unter Leitung von Professor Dr.
Robert Tampé.

Kontakt:
Professor Dr. Christian Kurts und Dr. Sven Burgdorf Institut für Molekulare Medizin und Experimentelle Immunologie Universität Bonn
Telefon: 0228/287-11031 oder -11019
E-Mail: , Gene, Tumore, Viren, Tumor, dendritischen Zellen, Medikament, Sport, Krebszellen, Studie, Ionen

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