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Zirkulierende Immunzellen als Biomarker für idiopathische Lungenfibrose

02.09.2016

Forscher am Helmholtz Zentrum München, Partner im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL), haben herausgefunden, dass der Anteil an myeloiden Suppressorzellen (MDSC) im Blut von Patienten mit idiopathischer Lungenfibrose (IPF) erhöht ist. Je höher ihre Anzahl, desto eingeschränkter ist die Lungenfunktion. Die Ergebnisse zu diesem neuen Biomarker wurden jetzt im ‚European Respiratory Journal‘ veröffentlicht.

Patienten mit fibrotischen Lungenerkrankungen* wie der idiopathischen Lungenfibrose (IPF) zeigen eine sich stetig verschlechternde Lungenfunktion, die sich in Symptomen wie Atemnot oder Reizhusten äußert. Dieser Prozess ist nach aktuellem Stand nicht umkehrbar, daher suchen Wissenschaftler nach Biomarkern oder Indikatoren, welche die Krankheit in einem frühen Stadium erkennen lässt.


Färbung von Oberflächenmolekülen (CD11 in rot bzw. CD33 in grün) auf Zellen im Lungengewebe, Zellkerne in blau. MDSC tragen beide Oberflächenmarker und erscheinen daher orange (Pfeil).

Quelle: Helmholtz Zentrum München

Ein Team am Comprehensive Pneumology Center (CPC) des Helmholtz Zentrums München um Prof. Dr. Oliver Eickelberg, Wissenschaftlicher Leiter des CPC, sowie Direktor des Instituts für Lungenbiologie und des DZL am Standort München hat nun herausgefunden, dass sogenannte myeloide Suppressorzellen (englisch: myeloid-derived suppressor cells, kurz MDSC**) als ein solcher Biomarker dienen könnten.

„Die Rolle von MDSC ist vor allem bei Krebserkrankungen bekannt, wo sie das Immunsystem unterdrücken und zu einer schlechten Prognose beitragen“, so Erstautorin Isis Fernandez. Die aktuelle Studie legt nahe, dass ähnliche Mechanismen auch bei IPF zum Tragen kommen.

Zunächst untersuchte das Team zusammen mit der Medizinischen Klinik und Poliklinik V (Direktor: Prof. Dr. Jürgen Behr) des Klinikums der Universität München Blutproben von insgesamt 170 Studienteilnehmern, davon 69 IPF-Patienten, hinsichtlich der Zusammensetzung verschiedener Zelltypen. Diese verglichen sie mit den jeweiligen Lungenfunktionswerten. Dabei fiel auf, dass bei IPF-Patienten der Anteil an MDSC im Vergleich zu gesunden Probanden deutlich erhöht war.

Gleichzeitig beobachteten sie, dass sich die Lungenfunktion von Patienten umso schlechter darstellen, je mehr MDSC in einer Probe nachgewiesen werden konnten. In Kontrollgruppen aus Patienten mit chronischer obstruktiver Lungenerkrankung oder anderen interstitiellen Lungenerkrankungen ergab sich dieser Zusammenhang hingegen nicht. „Wir schließen daraus, dass die Anzahl der MDSC, speziell bei IPF, den Krankheitsverlauf widerspiegelt“, so Fernandez.

Um einen Hinweis zu erhalten, ob die Zellen selbst Ursache für die verschlechterte Lungenfunktion sein könnten, untersuchten die Forscher in den Proben die Aktivität von Genen, die typischerweise von Immunzellen verwendet werden. Dabei zeigte sich, dass diese Gene umso seltener abgelesen wurden, je mehr MDSC in der Probe waren. Das deute darauf hin, dass MDSC ähnlich wie bei Krebs auch bei IPF das Immunsystem bei seiner Arbeit behindern, so die Wissenschaftler.

Ein Blick in das Lungengewebe von IPF-Patienten unterstützt diese Vermutung. „Wir konnten zeigen, dass MDSC vor allem an bindegewebsreichen, vernarbten Stellen zu finden sind, also in Regionen, wo die Krankheit besonders ausgeprägt ist“, so Studienleiter Eickelberg. „Wir wollen in einem nächsten Schritt untersuchen, ob das Vorhandensein von MDSC als Biomarker dienen kann, um festzustellen, ob eine IPF vorliegt und wie ausgeprägt sie bereits ist.“ Außerdem wollen die Forscher die Mechanismen der Anreicherung genauer untersuchen. „Eine Einschränkung der Anreicherung oder Ausbreitung der MDSC, oder die Hemmung ihrer Funktion, könnte eine vielversprechende therapeutische Option für IPF Patienten darstellen“, hofft Eickelberg.

Weitere Informationen

Hintergrund:
*Bei fibrotischen Lungenerkrankungen kommt es zur Vermehrung von Bindegewebe in der Lunge, dieses verhärtet und vernarbt. Diese Versteifung geht einher mit einer gestörten Regeneration der Lunge. Damit verbunden ist eine sich verschlechternde Lungenfunktion, die die Lebensqualität von Patienten deutlich einschränkt.

**Myeloide Suppresorzellen sind eine heterogene Gruppe von Immunzellen des blutbildenden Systems, die im gesunden System bei der Gewebeerneuerung und bei der Immunantwort eine Rolle spielen.

Original-Publikation:
Fernandez, I. et al. (2016). Peripheral blood myeloid-derived suppressor cells reflect disease status in idiopathic pulmonary fibrosis, European Respiratory Journal, DOI: 10.1183/13993003.01826-2015
http://erj.ersjournals.com/content/early/2016/08/31/13993003.01826-2015

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. http://www.helmholtz-muenchen.de

Das Institut für Lungenbiologie (iLBD) gehört dem Comprehensive Pneumoloy Center (CPC) an, einem Zusammenschluss des Helmholtz Zentrums München mit dem Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München und den Asklepios Fachkliniken München-Gauting. Das CPC verfolgt einen translationalen Forschungsansatz um neue präventive, diagnostische und therapeutische Strategien für chronische Lungenerkrankungen zu entwickeln. Das iLBD führt mit der Untersuchung der Pathomechanismen von Lungenerkrankungen mit zellulären, molekularen und immunologischen Methoden den Schwerpunkt der experimentellen Pneumologie an. Das CPC ist einer von fünf Standort des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL). http://www.helmholtz-muenchen.de/ilbd/index.html

Im Klinikum der Universität München (LMU) werden jährlich an den Standorten Campus Großhadern und Campus Innenstadt rund 500.000 Patienten ambulant, teilstationär und stationär behandelt. Den 28 Fachkliniken, zwölf Instituten und sieben Abteilungen sowie den 47 interdisziplinären Zentren stehen etwas mehr als 2.000 Betten zur Verfügung. Von insgesamt 9.500 Beschäftigten sind rund 1.600 Mediziner und 3.200 Pflegekräfte. Das Klinikum der Universität München ist seit 2006 Anstalt des öffentlichen Rechts.

Gemeinsam mit der Medizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität ist das Klinikum der Universität München an vier Sonderforschungsbereichen der DFG (SFB 684, 914, 1054, 1123), an drei Transregios (TRR 127, 128, 152), der klinischen Forschergruppe 809 sowie an zwei Graduiertenkollegs der DFG (GK 1091, 1202) beteiligt. Hinzu kommen die Exzellenzeinrichtungen „Center for Integrated Protein Sciences“ (CIPSM), „Munich Center of Advanced Photonics“ (MAP), „Nanosystems Initiative Munich“ (NIM) und „Munich Cluster for Systems Neurology“ (SyNergy) sowie die Graduiertenschulen „Graduate School of Systemic Neurosciences“ (GSN-LMU), die „Graduate School of Quantitative Biosciences Munich (QBM)“ und „The Graduate School Life Science Munich (LSM)”. http://www.klinikum.uni-muenchen.de

Das Deutsche Zentrum für Lungenforschung (DZL) ist ein nationaler Verbund, der Experten auf dem Gebiet der Lungenforschung bündelt und Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung verzahnt. Standorte sind Borstel/Lübeck/Kiel/Großhansdorf, Gießen/Marburg/Bad Nauheim, Hannover, Heidelberg und München. Ziel des DZL ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz Antworten auf offene Fragen in der Erforschung von Lungenkrankheiten zu finden und damit einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung von Prävention, Diagnose und Therapie zu leisten. http://www.dzl.de/index.php/de

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Fachlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr. Oliver Eickelberg, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Comprehensive Pneumology Center, Max-Lebsche-Platz 31, 81377 München - Tel. +49 89 3187 4666 - E-Mail: oliver.eickelberg@helmholtz-muenchen.de

Sonja Opitz | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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