Entzündungen: neue Wege in Diagnostik und Therapie

Die SFB, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in drei- bis vierjährigen Förderperioden in der Regel insgesamt über maximal zwölf Jahre gefördert werden, müssen „wissenschaftliche Qualität und Originalität eines anspruchsvollen, aufwendigen und langfristig konzipierten Forschungsvorhabens auf internationalem Niveau“ sicherstellen, so der Anspruch der DFG. Die münsterschen Sonderforschungsbereiche stellen wir ab sofort in loser Reihenfolge vor. Den Auftakt der Serie macht der SFB 293.

Entzündungsreaktionen im Körper führen oft zu Erkrankungen oder sogar zum Tod. Bis heute sind viele Mechanismen, die dabei eine Rolle spielen, ungeklärt. An der Universität Münster arbeitet der Sonderforschungsbereich (SFB) 293, „Mechanismen der Entzündung: Interaktionen von Endothel, Epithel und Leukozyten“, daran, diese Prozesse aufzuklären. Eine entscheidende Rolle beim Entzündungsprozess spielen so genannte Epithel- und Endothelzellen, die die Körperoberfläche bedecken bzw. Körperhöhlen, Gefäße und Organe auskleiden. Diese Zellen haben nicht nur eine passive Barrierefunktion, sondern sie produzieren eine Reihe von Signalstoffen, die an der Steuerung der Entzündung beteiligt sind.

Sie treten untereinander sowie mit den an der Immunabwehr beteiligten weißen Blutkörperchen, den Leukozyten, in Wechselwirkung. Der SFB 293 erforscht in insgesamt zwölf Teilprojekten die Kommunikation zwischen Leukozyten und Endothel- bzw. Epithelzellen sowie die Rolle von Bakterien bei bestimmten Entzündungsprozessen.

„Wir untersuchen, wie die Wanderung der Leukozyten im Entzündungsfall reguliert wird“, fasst Prof. Dr. Volker Gerke sein Teilprojekt zusammen. Die Leukozyten werden mit dem Blut durch den Körper transportiert und durchdringen bei Bedarf das Endothel, das die Blutgefäße auskleidet, um die Gefäße zu verlassen und Entzündungen im Körpergewebe zu bekämpfen. Dazu treten sie zunächst in lockeren Kontakt mit den Zellen des Endothels, bevor sie sich fest an sie binden und schließlich zwischen einzelnen Zellen hindurchwandern. Spezielle Verknüpfungen („Junctions“) zwischen den Endothelzellen stellen dabei eine wichtige Barriere dar und werden im SFB näher untersucht.

Bei einigen Menschen sind spezielle Proteine auf der Leukozytenoberfläche defekt, die das „Andocken“ der Leukozyten an die Zellen des Gefäßendothels ermöglichen. Diesen Proteinen fehlt ein bestimmter Zuckeranteil, die Fucose, da das Transportprotein, das für den Fucose-Transport innerhalb der Leukozyten verantwortlich ist, nicht funktioniert. Als Folge dieser sehr seltenen Erkrankung, der Leukozyten-Adhäsions-Defizienz II (LAD II), können die Leukozyten nicht an die Zellen des Gefäßendothels binden und die Gefäßwand durchqueren, was unter anderem zu einer Störung der Immunantwort führt. Wissenschaftler des SFB konnten eine Therapie entwickeln, die den Immundefekt durch die Einnahme von Fucose behebt. „Die Erkrankung ist sehr selten, aber sie hilft uns, Rückschlüsse auf die Funktion der betroffenen Proteine zu ziehen“, erklärt Privatdozent Dr. Martin Wild.

Auch die Forschung an Mäusen hilft den Wissenschaftlern weiter:
„Durch genetisch veränderte Mäuse, die ebenfalls an LAD II erkrankt sind, konnten wir zeigen, dass es noch einen zweiten Fucose-Transportmechanismus geben muss. Der wird aber nur dann angeschaltet, wenn Fucose von außen zugeführt wird“, so Dr. Wild. Diese Beobachtung erklärt, warum die Gabe von Fucose bei menschlichen Patienten die Immunantwort wieder in Gang setzt, obwohl der reguläre Fucose-Transporter defekt ist.

„Bei uns geht es immer um Thrombozyten, also um die Blutplättchen“, bringt Prof. Dr. Beate Kehrel die Forschung in einem weiteren Teilprojekt, das sie gemeinsam mit Privatdozentin Dr. Christine Heilmann und Prof. Dr. Georg Peters leitet, auf den Punkt. Die Thrombozyten spielen nicht nur bei der Blutgerinnung eine wichtige Rolle, sondern auch bei der angeborenen Immunabwehr, bei der sie zum Beispiel Bakterien und Viren abtöten können, nachdem eine Bindung der Krankheitserreger an die Thrombozyten stattgefunden hat.

Im Fokus steht die Wechselwirkung von Thrombozyten und Endothelzellen mit dem Bakterium Staphylococcus aureus, das an die Innenwände der Blutgefäße „andocken“ und so in einem komplizierten Prozess Entzündungen auslösen kann. Zum Beispiel hat sich gezeigt, dass ein bestimmtes Protein, das so genannte Thrombospondin-1, das bei der Aktivierung von Thrombozyten freigesetzt wird, die Anheftung der Bakterien an die Thrombozyten möglich macht und so eine Rolle bei der Immunabwehr spielt. Andererseits ermöglicht es die Anheftung der Bakterien an die Zellen des Endothels und kann das Eindringen in diese Zellen vermitteln, so dass es auch am Entzündungsprozess beteiligt ist.

Der münstersche Sonderforschungsbereich 293 befindet sich momentan in der vierten und letzten Förderperiode, die Ende 2008 ausläuft. „Die gemeinsame Forschungsarbeit des gesamten SFB war sehr erfolgreich, was sich unter anderem an den wissenschaftlichen Ergebnissen messen lässt, die auch viele neue Wege in Diagnostik und Therapie von Entzündungskrankheiten eröffnen“, erklärt SFB-Sprecher Prof. Dr. Georg Peters. Die Forscher streben bereits jetzt die Gründung eines neuen SFB an, der mit einer weiterentwickelten thematischen Schwerpunktbildung in die Fußstapfen des SFB 293 treten soll.