Fünf neue Lungenfunktions-Gene entdeckt

Im Rahmen einer internationalen Studie konnten fünf verbreitete Gen-Varianten identifiziert werden, die die Lungenfunktion beeinflussen. Wissenschaftler der Universität Greifswald haben in dem Projekt mit 96 Wissenschaftlern von insgesamt 63 Forschungseinrichtungen in Europa und Australien zusammengearbeitet. Ergebnisse der Studie wurden jetzt in der international renommierten Fachzeitschrift Nature Genetics veröffentlicht.

Etwa jeder zehnte Erwachsene im Alter von über 40 Jahren leidet unter einer Chronisch Obstruktiven Lungenerkrankung COPD (Englisch: Chronic Obstructive Pulmonary Disease), einer starken Einschränkung der Lungenfunktion. Von dieser Erkrankung wird angenommen, dass es sich weltweit um die vierthäufigste Todesursache handelt. Der bedeutendste Risikofaktor für die Entstehung von COPD ist das Rauchen. Es ist bereits seit Längerem bekannt, dass die individuelle Ausprägung der Lungenfunktion vor allem erblich bedingt ist. Die Erkrankung COPD tritt in einigen Familien gehäuft auf. Diese Beobachtungen lassen vermuten, dass auch die Veranlagung für eine eingeschränkte Lungenfunktion auf genetischen Variationen beruht.

In der nun veröffentlichten Studie haben die im sogenannten „SpiroMeta“-Konsortium zusammengeschlossenen Wissenschaftler genetische Variationen an 2,5 Millionen Positionen des menschlichen Genoms bei über 20.000 Probanden europäischer Herkunft mit deren individuellen Lungenfunktions-Messwerten verglichen. In fünf verschiedenen, exakt umschriebenen Bereichen des menschlichen Genoms waren genetische Varianten mit Änderungen der Lungenfunktion verbunden. Die Wissenschaftler konnten ihre Ergebnisse untermauern, indem sie die gefundenen Zusammenhänge zwischen Lungenfunktion und genetischen Varianten an über 33.000 zusätzlichen Probanden erfolgreich überprüften. Außerdem verglichen sie ihre Resultate mit denen eines zweiten Konsortiums (CHARGE), das seine Studie in derselben Ausgabe von Nature Genetics veröffentlichte.

Insgesamt vier Wissenschaftler und drei Einrichtungen aus Greifswald – die Klinik für Innere Medizin B, das Zentrum für Innovationskompetenz Funktionelle Genomforschung (ZIK-FunGene) und das Institut für Community Medicine – waren mit Forschungsergebnissen der SHIP-Studie an der internationalen Studie beteiligt. Das Projekt wurde auch vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, vom Land Mecklenburg-Vorpommern und von der Siemens AG unterstützt.

Die Studie beleuchtet insbesondere die Rolle der neu identifizierten Gene, die nun mit der Lungenfunktion in Verbindung gebracht werden können. Diese erfüllen Funktionen im Zusammenhang mit physiologischen Entgiftungs-, Entzündungs- und Gewebeheilungsprozessen. Die Wissenschaftler betonen, dass – obwohl der Effekt einer jeden einzelnen gefundenen Genvariante auf die Lungenfunktion nur mäßig ist – die weitaus größere Bedeutung der Forschungsergebnisse in einem vertieften Verständnis der Ursachen von Lungenerkrankungen liegt, was dazu beiträgt, den Weg zu künftigen verbesserten Behandlungsmöglichkeiten zu bahnen.

Beteiligte Greifswalder Wissenschaftler (Reihenfolge gemäß Autorenliste)
Sven Gläser (1), Georg Homuth (2), Henry Völzke (3), Beate Koch (1)
(1) Klinik für Innere Medizin B
(2) Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung, ZIK-FunGene

(3) Institut für Community Medicine

Ansprechpartner an der Universität Greifswald

OA Dr. med. Sven Gläser
Zentrum für Innere Medizin
Klinik und Poliklinik für Innere Medizin B
Bereich Pneumologie und Infektiologie
Friedrich-Loeffler-Straße 23a
17475 Greifswald
Telefon 03834 86-22401
glaeser.sven@googlemail.com
Dr. Georg Homuth
Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung
Walther-Rathenau-Straße 49a
17487 Greifswald
Telefon 03834 86-5873
Telefax 03834 515-102
georg.homuth@uni-greifswald.de
Hintergrund Lungenfunktion
Die Bestimmung der Lungenfunktion erfolgt im Allgemeinen durch die Messung zweier spezifischer Messparameter mithilfe einer relativ einfachen Apparatur, dem Spirometer. Bei den beiden Parametern handelt es sich einerseits um die sogenannten Einsekundenkapazität FEV1 („Forced Expiratory Volume in 1 Second“), die demjenigen Luftvolumen entspricht, welches innerhalb einer Sekunde ausgeatmet werden kann, und andererseits um die Vitalkapazität FVC („Forced Vital Capacity“), welche dem Gesamt-Luftvolumen entspricht, das ausgeatmet werden kann.

Bei der Chronisch Obstruktiven Lungenerkrankung (COPD), welche durch chronische Bronchitis und Lungenaufblähung (Emphysem) charakterisiert ist, verursacht die Verengung der Atemwege eine unverhältnismäßige Abnahme der Einsekundenkapazität FEV1. Husten, schleimiger Auswurf und Kurzatmigkeit sind typische Symptome der COPD. Die einfachste Methode zur Diagnose von COPD stellt die Spirometrie dar, die häufig auch in den Praxen von Allgemeinmedizinern durchgeführt wird. Obwohl die COPD heute noch nicht heilbar ist, kann das Einstellen des Rauchens zusammen mit besonderen Behandlungen die Symptome stark lindern und die durch die Krankheit bedingten Einschränkungen der täglichen Aktivitäten und der Möglichkeiten, Sport zu treiben, verringern. Die medikamentöse Therapie besteht in der Verschreibung von Bronchien-erweiternden Arzneimitteln und, bei Verschlimmerung, auch von entzündungshemmenden Steroiden. Patienten mit COPD sind generell anfälliger für schwere Lungenentzündungen, deshalb ist die jährliche Grippeschutzimpfung für sie besonders wichtig.

Genetische Veranlagungen für eine erhöhte COPD-Anfälligkeit lassen sich einerseits analysieren, indem man versucht, Genvarianten zu identifizieren, die unmittelbar ein höheres Risiko für die Entwicklung der Krankheit bedingen. Andererseits kann man jedoch auch nach Genvarianten suchen, welche die Lungenfunktion, auf deren Messung die Diagnose von COPD ja beruht, beeinflussen. So wurde in der hier beschriebenen Studie des SpiroMeta-Konsortiums verfahren. Eine beeinträchtigte Lungenfunktion kann auch bei anderen Erkrankungen auftreten, beispielsweise Asthma.

Erst mit weiterer Forschung wird es möglich sein, die molekularen Veränderungen in der Lunge, die durch die identifizierten Genvarianten bedingt werden, genau zu verstehen, und herauszufinden, ob sie durch Medikamente beeinflusst werden können.