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Zucker als Schlüssel zu Autoimmunkrankheiten

10.08.2007
Forschern der Universität Erlangen-Nürnberg ist es gelungen, ein Zuckermolekül zu entschlüsseln, das Autoimmunkrankheiten wie zum Beispiel Arthritis, Multiple Sklerose oder die Systemerkrankung SLE (Systemischer Lupus Erythematodes) auslösen kann.

Die Studie der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Falk Nimmerjahn, die kürzlich in der US-amerikanischen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, weckt Hoffnungen auf neue therapeutische Möglichkeiten zur Bekämpfung von Autoimmunerkrankungen. Professor Nimmerjahn ist Inhaber einer Professur für Experimentelle Immunologie und Immuntheraphie an der Universität Erlangen-Nürnberg. Die Arbeit seiner Forschergruppe wird vom Bayerischen Genomforschungsnetzwerk gefördert.

Wie werden Antikörper von der Immun-Polizei zu aggressiven Gegnern des Organismus? Dieser Frage ging die Erlanger Forschergruppe um Professor Nimmerjahn auf den Grund. Normalerweise erkennen Antikörper zerstörerische Mikroorganismen wie Bakterien und Viren und schützen den Körper so vor unerwünschten Eindringlingen. Bei Autoimmunerkrankungen richten sich Antikörper plötzlich gegen gesundes Gewebe und beginnen, dieses zu zerstören. So werden sie zu so genannten Autoantikörpern, die Erkrankungen wie Arthritis oder Multiple Sklerose zur Folge haben. Die Wissenschaftler der Universität Erlangen-Nürnberg fanden heraus, dass bestimmte Zuckermoleküle über die zerstörerische Aktivität von Autoantikörpern entscheiden. Denn neben Eiweißbausteinen enthalten Antikörper auch Zuckerseitenketten, die maßgeblich dazu beitragen, dass die Antikörpermoleküle funktionieren. Die Zuckerseitenketten bestehen wiederum aus mehreren Zuckerresten, so zum Beispiel Sialinsäure und Galaktose.

Wenn die Immun-Polizei zum Gegner des Organismus wird

"Obwohl schon seit längerem bekannt ist, dass bei Autoimmunpatienten vermehrt Antikörper mit bestimmten Varianten dieser Zuckerketten vorkommen, wurden diese Befunde weitgehend ignoriert", erläutert Professor Nimmerjahn die Ausgangsbasis seiner Forschungsarbeit. "Wir wollten herausfinden, welche Rolle die Veränderungen der Antikörper spielen und ob sie überhaupt ausschlaggebend für die Entstehung oder die Intensität der Erkrankung sind." Welchen Einfluss die veränderten Zuckerseitenketten haben, zeigten die Untersuchungen der Erlanger Wissenschaftler: Zusammen mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jeffrey Ravetch von der Rockefeller Universität, New York, wiesen sie in Versuchen an Mäusen nach, dass insbesondere Sialinsäurereste eine Schlüsselfunktion haben. Wenn diese Zuckerreste in den Antikörpern fehlen, können die Autoantikörper ihr zerstörerisches Potential voll entfalten - so geschieht es bei Autoimmunpatienten.

Bessere Therapien für Autoimmunpatienten

Die Erlanger Wissenschaftler entdeckten jetzt entgegen bisheriger Vermutungen, dass nicht Serumproteine, sondern bestimmte zelluläre Rezeptoren, sogenannte Fc-Rezeptoren, verantwortlich sind für die zerstörerische Aktivität der Autoantikörper. Zusammen mit früheren Arbeiten der Arbeitsgruppe, die letztes Jahr im Fachjournal Science veröffentlicht wurden, zeigen diese Ergebnisse neue Möglichkeiten für die Therapie von Autoimmunerkrankungen auf: Zum einen könnte die Interaktion der selbstreaktiven Antikörper mit Fc-Rezeptoren blockiert werden, zum anderen könnten Veränderungen in den Zuckerresten dieser Antikörper einen Therapieansatz liefern. Gegen Autoimmunerkrankungen werden derzeit intravenöse Hochdosistherapien mit IgG-Immunglobulinen, sogenannte IVIG-Therapien, angewendet.

Das Therapiemittel ist ein Serum, das aus dem Blut vieler tausender Spender gewonnen wird. Die Hochdosistherapien drosseln die Aktivität der Antikörper und unterdrücken die selbstzerstörerischen Prozesse der Autoimmunerkrankung. Die Forschungsergebnisse der Erlanger Wissenschaftler liefern nun Ansätze, wie man das sehr teure Blutprodukt durch einfacher herzustellende Medikamente ersetzen könnte. "Bei unseren Untersuchungen im Tiermodell stellte sich heraus, dass eine Anreicherung des IVIG-Präparates mit Sialinsäure-reichen IgG-Antikörpern eine zehn bis zwanzigfach verbesserte Wirkung des Mittels zur Folge hatte", sagt Professor Nimmerjahn.

Zuckerrest Sialinsäure ist ausschlaggebend für Autoimmunerkrankungen
Die in Science veröffentlichte Studie des Erlanger Wissenschaftlers zeigte, dass nicht wie bisher vermutet der Zuckerrest Galaktose, sondern Sialinsäure ausschlaggebend ist für die Regulation der Antikörperaktivität. Autoimmunpatienten haben zu wenig Sialinsäure, daher kommt es bei ihnen zu einer starken Interaktion mit Fc-Rezeptoren und zur Zerstörung von gesundem Gewebe. Derzeit untersucht Professor Nimmerjahns Arbeitsgruppe, wie es zu der Fehlregulation bei Autoimmunerkrankungen kommt, um weitere Therapieansätze zu entwickeln. Bevor die neuen Therapien beim Menschen zur Anwendung kommen, werden die Wissenschaftler das Potential der neuen Therapiewege in Maus-Modellsystemen untersuchen.

Prof. Dr. Falk Nimmerjahn, Jahrgang 1972, studierte Biologie in Bayreuth und Erlangen. Er arbeitete unter anderem am Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit und an der Ludwig-Maximilians-Universität in München sowie an der Rockefeller University in New York. Seit Februar 2007 hat er eine W2-Professur für Experimentelle Immunologie und Immuntherapie an der Uni Erlangen-Nürnberg inne. Im Rahmen seiner wissenschaftlichen Tätigkeit erhielt er zahlreiche Auszeichnungen und Preise. So ist er Mitglied der New Yorker Akademie der Wissenschaften und erhielt 2007 ein Forschungssstipendium des Bayerischen Genomforschungsnetzwerks.

Nimmerjahn F, Anthony RM, Ravetch JV. Agalactosylated IgG antibodies depend on cellular Fc receptors for in vivo activity. PNAS. 104(20):8433-7. (2007)

Kaneko Y, Nimmerjahn F, Ravetch JV. Anti-inflammatory activity of Immunoglobulin G resulting from Fc sialylation. Science. 313:670-73. (2006)

Die Universität Erlangen-Nürnberg, gegründet 1743, ist mit 26.600 Studierenden, 83 Instituten, 550 Professoren und 2000 wissenschaftlichen Mitarbeitern die größte Universität in Nordbayern. Ihre Schwerpunkte in Forschung und Lehre liegen an den Schnittstellen von Naturwissenschaften, Technik und Medizin in enger Verknüpfung mit Jura, Theologie, Geistes- und Wirtschaftswissenschaften.

Weitere Informationen für die Medien:
Prof. Dr. Falk Nimmerjahn
Tel.: 09131/85-39346, -35913
fnimmerj@molmed.uni-erlangen.de

Ute Missel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de

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