Atemprobleme: Spezielles Protein als Ursache der Atemnot

Warum können manche Menschen nur schwer atmen?

Ein spezielles Protein scheint einen Gewebeumbau in der Lunge auszulösen, der es Menschen erschwert, tief ein- und auszuatmen. Diese Erkenntnis könnte neue Formen der Behandlung ermöglichen, um Menschen mit Schwierigkeiten bei der Atmung zu helfen.

Ein Protein scheint am Umbau des Gewebes der Lunge beteiligt zu sein, wodurch die Atmung erschwert wird, so das Ergebnis der neuen Untersuchung unter Beteiligung von Forschenden des La Jolla Institute for Immunology (LJI). Die Studie wurde in der englischsprachigen Fachzeitschrift „The Journal of Immunology“ veröffentlicht.

Warum Dehnbarkeit für die Lunge so wichtig ist

Lungen und Atemwege müssen gut dehnbar sein, damit Menschen tief ein- und ausatmen können. Geschädigte Lungen können sich nicht richtig ausdehnen. Personen mit Asthma, idiopathischer Lungenfibrose und systemischer Sklerose zeigen einen Gewebeumbau, bei dem eine Anhäufung von Gewebe- und Immunzellen sowie von Proteinen, die eine klebrige Substanz bilden, die Atemwege daran hindern, sich auszudehnen, erläutern die Forschenden.

TL1A fördert Entzündungen

Frühere Forschung hat bereits gezeigt, dass ein TNF-Protein mit der Bezeichnung TL1A auf Immunzellen einwirken kann, die an allergischen Reaktionen beteiligt sind. Es kann Immunzellen so dazu bringen, Entzündungsmoleküle zu bilden. Daher stellten sich die Forschenden die Frage, ob TL1A zu einer Fibrose in der Lunge beitragen kann.

TL1A trieb Fibrose an

Bei der aktuellen Studie stellte sich tatsächlich heraus, dass TL1A die Fibrose in mehreren Mausmodellen antrieb, wodurch ein Gewebeumbau ausgelöst wurde und die normale Funktion von Lunge und Atemwegen sich erschwerte, berichtet das Team.

Neue potenzielle Behandlungsziele

„Unsere neue Studie deutet darauf hin, dass TL1A und sein Rezeptor auf den Zellen Ziele für Therapeutika sein könnten, die darauf abzielen, die Fibrose und den Gewebeumbau bei Patienten mit schweren Lungenerkrankungen zu reduzieren”, berichtet Studienautor Professor Dr. Michael Croft in einer Pressemitteilung.

Ursache von Gewebeschäden und Entzündungen?

Die Forschungsgruppe konzentrierte sich auf das Verständnis der Bedeutung einer Familie von Proteinen bei Entzündungs- und Autoimmunerkrankungen, die als Tumor-Nekrose-Faktoren (TNF) und Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptoren (TNFR) bezeichnet werden. Durch die Untersuchung dieser Moleküle versuchten die Fachleute den Ursachen von Entzündungen auf die Spur zu kommen und Gewebeschäden zu stoppen.

TL1A hat direkte Auswirkungen auf Rezeptor in Lunge

Für ihre Studie setzten die Forschenden genetische und therapeutische Interventionen, Gewebefärbung und Fluoreszenz-Imaging-Techniken ein, um Proteininteraktionen in Mausmodellen mit schwerem Asthma, idiopathischer Lungenfibrose und systemischer Sklerose zu untersuchen. So stellten sie fest, dass TL1A direkt auf einen Rezeptor auf Zellen in der Lunge und den Bronchien wirkt, was zu Fibrose und Gewebeumbau führt.

Was ist unter einem Gewebeumbau zu verstehen?

Gewebeumbau dürfte in Form von Wundheilung wohl allen Menschen bekannt sein. Wenn eine Wunde auf der Haut heilt, ist der neue Hautbereich manchmal glänzender, dunkler oder zäher als die Haut um ihn herum. Dieses Gewebe ist umgestaltet worden, erklären die Forschenden. Gewebeumbau ist quasi eine schief gelaufene Wundheilung, die so übertrieben abläuft, dass sie das Gewebe daran hindert, sich auf seine normale Weise zu verhalten. Die Ergebnisse der neuen Studie zeigen, dass TL1A diesen schädlichen Umbau in der Lunge vorantreibt.

Fibroblasten bilden Kollagen in der Lunge

Wenn Lungen und Atemwege versuchen sich zu heilen, beispielsweise als Reaktion auf einen Asthmaanfall, verändern sich die Zellen in diesem Bereich. In dem geschädigten Bereich sammeln sich Fibroblasten an, aus denen mehrere klebrige Proteine, darunter Kollagen, gebildet werden. Zu viel Kollagen macht die Lungen und Atemwege weniger elastisch und damit auch weniger funktionsfähig, berichtet die Forschungsgruppe weiter.

Weitere Auswirkungen von TL1A

TL1A veranlasst die Fibroblasten nicht nur dazu, Kollagen zu bilden, sondern TL1A verhilft den Fibroblasten auch, sich wie glatte Muskelzellen zu verhalten. Eine dünne Schicht glatter Muskelzellen kleidet die Bronchien auf natürliche Weise aus und ermöglicht es ihnen, sich auszudehnen und zusammenzuziehen. Eine dicke Schicht dieser glatten Muskelzellen, zu denen auch Fibroblasten gehören, verhindert, dass sich die Atemwege normal ausdehnen und zusammenziehen. Dies erschwert die Atmung von betroffenen Personen.

Was bewirkte Blockade der TL1A-Aktivität?

Die Forschenden untersuchten weiter den Umbau des Lungengewebes bei Mäusen, denen der Rezeptor für TL1A fehlte oder denen ein Reagenz verabreicht wurde, welches die TL1A-Aktivität blockierte. Diese Mäuse wiesen einen geringeren Lungengewebeumbau, weniger Kollagen-Ablagerungen und eine reduzierte glatte Muskelmasse in der Lunge auf.

Übermäßige TL1A-Produktion bei Asthma

Die Daten aus den Tiermodellen könnten zukünftige Forschung am Menschen unterstützen. Es wurde bereits zuvor festgestellt, dass Personen mit schwerem Asthma eine übermäßige Produktion von TL1A aufweisen. Dies könnte erklären, warum diese Patienten anfälliger für Lungenfibrose und Veränderungen der Lunge sind, vermuten die Forschenden. (as)