Molekulare Fangnetze verschlechtern die Lungenfunktion bei Cystischer Fibrose

Cystische Fibrose ist das lateinische Wort für „zäher Schleim“. Letztlich bedingt durch den Gen-Defekt, legt er sich über die Lungen, nährt Viren und vor allem Bakterien – was zu einer chronischen Infektion und Entzündung führt, die das Organ nach und nach zerstören.

Trotz vieler therapeutischer Fortschritte liegt die mittlere Lebenserwartung bei nur 37 Jahren. Neue Therapien sind also gefragt. Auf der Spur von derlei Behandlungen ist das Team von Dr. Dominik Hartl vom „Dr. von Haunerschen Kinderspital“ des Klinikums der Universität München.

Die Wissenschaftler haben jetzt entdeckt, dass in den Atemwegen älterer CF-Patienten ganze Heerscharen bestimmter Zellen des Immunsystems, die neutrophilen Granulozyten, auf spezielle Weise sterben. Dabei entleeren sie ein regelrechtes Netz aus Erbfäden und Proteinen. „Diese Netze verstopfen die Lunge zusätzlich“, erklärt Dr. Hartl. Basierend auf dem neuen Fund hat sein Team zusammen mit dem Helmholtz-Zentrum München in Mäusen eine neue experimentelle Therapie getestet.

Neutrophile haben im Kampf gegen Erreger verschieden Strategien entwickelt. Normalerweise fressen sie Bakterien regelrecht auf; überdies können sie die Netze formieren, die mithin für eine erfolgreiche Immunabwehr unerlässlich sind. Bei der Netzbildung, einer Art Selbstmordprogramm, verändert sich das Innere der Zelle binnen weniger Stunden komplett, die Erbsubstanz DNA wird gelockert. Das Knäuel des Erbfadens plus einige an ihn gebundene Proteine erinnert tatsächlich an ein Netz, das in die Umgebung geschleudert wird und mit dem Bakterien gefangen und getötet werden sollen. Doch im Falle der CF gelingt die Beseitigung der Bakterien nicht – so werden die eigentlich sinnvollen Netze zur Falle für die Patienten.

Hartl und seine Kollegen bekamen zunächst von der CF-Ambulanz am Klinikum Schleim von Patienten angeliefert und starteten eine monatelange Versuchsserie. „Die Netze methodisch robust nachzuweisen, war wirklich sehr schwer“, sagt der junge Wissenschaftler. Doch schließlich gelang das Bravourstück mit Hilfe der Mikroskopie-Experten der Universität Salzburg. Tatsächlich waren dann „massenweise Netze sichtbar“, wie Hartl sagt. Mehr noch: „Je schlechter die Lungenfunktion unserer Patienten, umso mehr Netzte finden wir in den Atemwegen“, umschreibt Hartl ein weiteres Ergebnis der Studie, die im renommierten Fachblatt „Nature Medicine“ veröffentlich wurde.

Molekular angestoßen wird die Netzbildung offenbar durch bestimmte Botenstoffe aus der so genannten CXC-Familie – eine ebenfalls neue Erkenntnis. Diese „Chemokine“ werden von verschiedenen Immun- oder Gewebezellen zur Bekämpfung von Infektionen ausgeschüttet und binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip“ an den „CXCR2-Rezeptor“ auf den Oberfläche der Neutrophilen. Mit einer bereits in anderen klinischen Studien getesteten neuen Substanz haben die Forscher in CF-Mäusen dann den CXCR2-Rezeptor blockiert. „Daraufhin verbesserte sich die Lungenfunktion der Tiere deutlich“, erklärt der Münchner Wissenschaftler. Schon denkt er daran, eine eigene klinische Studie mit CF-Patienten zu lancieren. Entscheidend wird dabei sein, mittels eines inhalativen Systems so viel wie möglich des neuen Medikamenten-Kandidaten in die verstopften Lungen der Betroffenen einzuschleusen. Noch gibt sich Hartl skeptisch, weil derlei Therapien oft mehr oder minder schwere Nebenwirkungen mit sich bringen. Dennoch könnte der Ansatz langfristig eine Chance gerade für ältere CF-Patienten bedeuten.

Kontakt:
PD Dr. Dominik Hartl
Dr. von Haunersches Kinderspital am
Klinikum der Universität München
E-mail: dominik.hartl@med.uni-muenchen.de
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