Körpereigener Botenstoff lässt Entzündung aus dem Ruder laufen

Täglich sterben in Deutschland mehr als 140 Menschen an Sepsis, umgangssprachlich auch Blutvergiftung genannt. Bisher stehen nur wenige Medikamente zur Verfügung, um die überschießende Immunreaktion zu stoppen, denn die komplexen molekularen Abläufe sind in weiten Teilen noch unklar.

Ein Durchbruch in der Aufklärung der Sepsis ist nun einem internationalen Team unter Leitung von Wissenschaftlern der Harvard Medical School, USA, und dem Universitätsklinikum Dresden in Zusammenarbeit mit Sepsis-Experten des Universitätsklinikums Heidelberg gelungen: Sie zeigten in ihrer gemeinsamen, aktuell in „Science“ erschienen Forschungsarbeit, dass der körpereigene Botenstoff Interleukin-3 (IL-3) ein entscheidendes Signal zur Ausweitung der Entzündung gibt. Sie entschlüsselten zudem die zugrundeliegenden Regelkreise.

„Dies ist ein Meilenstein in der immunologischen Sepsisforschung“, freut sich Prof. Dr. Markus A. Weigand, der Ärztliche Direktor der Klinik für Anästhesiologie des Universitätsklinikums Heidelberg. „Diese Erkenntnisse werden uns bei der Suche nach neuen und besser wirksamen Therapiekonzepten einen großen Schritt weiter bringen.“

Die bisher kaum zu stoppende Entzündungsreaktion stellt nach wie vor eine der großen Herausforderungen der modernen Intensivmedizin dar. Aktuellen Zahlen zufolge erkranken in Deutschland etwa 180.000 Patienten pro Jahr an einer Sepsis. Bei der schwersten Verlaufsform, dem septischen Schock, sterben trotz moderner intensivmedizinischer Versorgung mehr als 60 Prozent der Patienten; bei weniger dramatisch verlaufenden Entzündungsreaktionen sind die Überlebenschancen etwas besser.

Zusammengenommen überlebt rund ein Drittel der Patienten die außer Kontrolle geratene Infektion nicht. Für diese verheerende Bilanz gibt es drei Hauptgründe: „Es treten zunehmend aggressivere Krankheitserreger auf, gleichzeitig werden weniger neue Antibiotika entwickelt. Darüber hinaus erschweren die bisher nur ansatzweise verstandenen Krankheitsmechanismen der septischen Immunreaktion die Entwicklung neuer Medikamente“, so Weigand.

Schlechtere Überlebenschancen bei hoher Konzentration Interleukin-3 im Blut

Dank der internationalen Zusammenarbeit ist man nun einen Schritt weiter: Im Tierversuch identifizierten die Wissenschaftler eine Untergruppe von Immunzellen (Innate Response Activator (IRA) B-Zellen), die zu Beginn der Sepsis große Mengen des Botenstoffes IL-3 ins Blut abgeben. Dies hat wiederum zur Folge, dass sich andere Entzündungszellen des Immunsystems vermehren, im Blut patrouillieren und ihrerseits Botenstoffe, sogenannte Zytokine, ausschütten.

„Der Körper wird von Zytokinen überflutet. Wir sprechen von einem Zytokinsturm, der Entzündungsreaktionen im gesamten Körper entfacht. Die neu entdeckte Untergruppe von Immunzellen dient dabei als Signalverstärker der Immunreaktion“, sagt der Heidelberger Experte.

„Dieser Mechanismus war bisher noch völlig unbekannt und ist wahrscheinlich für die lebensgefährlichen Komplikationen einer Sepsis verantwortlich.“ Blutproben von Sepsispatienten an den Universitätsklinika Heidelberg und Dresden zeigten: Ein stark erhöhter IL-3-Spiegel ging mit schlechteren Überlebenschancen einher und zwar unabhängig von anderen Risikofaktoren.

Wurde bei Mäusen die Wirkung von IL-3 blockiert, verbesserte sich deren Überlebenschance bei Sepsis signifikant um ca. 88 Prozent. „Dieses Ergebnis eröffnet neuartige Therapiemöglichkeiten, um endlich die Prognose bei schwerer Sepsis bzw. septischem Schock verbessern zu können“, sagt Dr. Thorsten Brenner, der als anästhesiologischer Oberarzt derzeit für die Versorgung von septischen Patienten auf der Interdisziplinären Operativen Intensivstation der Chirurgischen Universitätsklinik Heidelberg zuständig ist. Die Erforschung neuer Therapiestrategien bei Sepsis ist ein Schwerpunkt an der Anästhesiologischen Universitätsklinik Heidelberg.

Entzündungen führen zu Kreislaufkollaps und Organversagen

Die Sepsis entwickelt sich infolge schwerer Erkrankungen wie beispielsweise einer Lungenentzündung, infizierten Verletzungen oder nach großen Operationen. Gefährdet sind vor allem schwerkranke Patienten auf Intensivstationen und Menschen mit geschwächtem Immunsystem:

Ihre körpereigene Abwehr reagiert auf eine Infektion nur verzögert; ausgehend vom Krankheitsherd breiten sich die Erreger daher im ganzen Körper aus. Doch dann kommt es innerhalb kürzester Zeit überall zu heftigen Entzündungsreaktionen: Der gesamte Körper sowie die inneren Organe schwellen an, der Kreislauf kollabiert und der Organismus gerät in einen Schockzustand, die Blutgerinnung wird überaktiv und die Adern verstopfen. Schließlich versagen Nieren, Leber, Lunge und Herz.

Literatur:
G. F. Weber, B. G. Chousterman, S. He, A. M. Fenn, M. Nairz, A. Anzai, T. Brenner, F. Uhle, Y. Iwamoto, C. S. Robbins, L. Noiret, S. L. Maier, T. Zönnchen, N. N. Rahbari, S. Schölch, A. Klotzsche-von Ameln, T. Chavakis, J. Weitz, S. Hofer, M. A. Weigand, M. Nahrendorf, R. Weissleder, F. K. Swirski.
Interleukin-3 amplifies acute inflammation and is a potential therapeutic target in sepsis. Science (2015). 347 (6227): p. 1260-1265. DOI: 10.1126/science.aaa4268

Kontakt:
Prof. Dr. med. Markus A. Weigand
Ärztlicher Direktor
Anästhesiologische Universitätsklinik Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 110
69120 Heidelberg
Tel.: 06221 56-6350
E-Mail: Anae.Sekretariat@med.uni-heidelberg.de

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Das Universitätsklinikum Heidelberg ist eines der bedeutendsten medizinischen Zentren in Deutschland; die Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg zählt zu den international renommierten biomedizinischen Forschungseinrichtungen in Europa. Gemeinsames Ziel ist die Entwicklung innovativer Diagnostik und Therapien sowie ihre rasche Umsetzung für den Patienten. Klinikum und Fakultät beschäftigen rund 12.600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und engagieren sich in Ausbildung und Qualifizierung. In mehr als 50 klinischen Fachabteilungen mit ca. 1.900 Betten werden jährlich rund 66.000 Patienten voll- bzw. teilstationär und mehr als 1.000.000 mal Patienten ambulant behandelt. Das Heidelberger Curriculum Medicinale (HeiCuMed) steht an der Spitze der medizinischen Ausbildungsgänge in Deutschland. Derzeit studieren ca. 3.500 angehende Ärztinnen und Ärzte in Heidelberg.

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