Neuer Test für chronisch-entzündliche Lungenerkrankungen

Heidelberger Wissenschaftler haben im Tiermodell einen neuen diagnostischen Test für Lungenerkrankungen wie chronische Bronchitis und Lungenüberblähung (Emphysem) entwickelt, der in Zukunft auch am Menschen eingesetzt werden kann. Dabei wird ein Protein im Lungensekret gemessen, das an der Entstehung der Lungenschäden beteiligt ist.

Mit Hilfe des Tests können die krankhaften Prozesse des Lungenumbaus erkannt und überwacht werden. Das Wissenschaftlerteam um Professor Dr. Marcus Mall, Leiter der Sektion Pädiatrische Pneumologie und Allergologie am Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin Heidelberg, und Privatdozent Dr. Carsten Schultz, Arbeitsgruppenleiter am EMBL, haben die Studie im Rahmen der Molecular Medicine Partnership Unit (MMPU) mit dem EMBL (European Molecular Biology Laboratory) durchgeführt und in „Nature Chemical Biology“ veröffentlicht.

Die Wissenschaftler stellen eine neue Testmethode für die Aktivitätsmessung des Proteins Matrixmetalloproteinase 12 vor. MMP12 ist ein Enzym, das an der Entstehung der Lungenüberblähung (Emphysem) beteiligt ist. Zigarettenrauch und andere Reizstoffe aktivieren Immunzellen in der Lunge, z. B. Makrophagen, die das Fremdmaterial beseitigen sollen. Eine chronische Exposition führt zu entzündlichen Prozessen in der Lunge.

Das gemessene Enzym zerstört die Lungenbläschen

MMP12 wird von Makrophagen produziert und löst die Zwischenzellsubstanz auf, die die Zellen umgibt und zusammenhält. Dieser Prozess ist normalerweise vor allem für die Wundheilung wichtig. Kommt es durch eingeatmete Reizstoffe zu einer wiederholten Stimulation der Makrophagen, produzieren diese übermäßig MMP12. Das Enzym zerstört die feinen Strukturen der Lungenbläschen, in denen der Sauerstoffaustausch mit der Luft stattfindet, und führt damit zur Ausbildung eines Emphysems.

„Wir haben eine diagnostische Technik entwickelt, die es uns ermöglicht, die MMP12 Aktivität in spezifischen Zellen nachzuweisen. So können wir direkt sehen, was in der Lunge los ist“, sagt Privatdozent Dr. Carsten Schulz, Arbeitsgruppenleiter am EMBL. Die Forscher entwarfen eine spezielle Floureszenzsonde, die die MMP12 Aktivität in Makrophagen bestimmen kann, indem die aufgenommene Floureszenzmenge gemessen wird. Untersucht wurden die Lungenspülproben von Mäusen mit einer entzündlichen Lungenerkrankung. Die MMP12 Aktivität in den Makrophagen dieser Tiere war tatsächlich erhöht.

Test kann auch bei Patienten eingesetzt werden

Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Test in Zukunft auch bei Patienten angewendet werden kann. „Wir könnten MMP12 als Biomarker verwenden, um die Krankheitsentstehung und das Risiko für ein Lungenemphysem zu beurteilen“, sagt Professor Dr. Marcus Mall, Leiter der Sektion Pädiatrische Pneumologie und Allergologie am Kinder- und Jugendmedizin des Universitätsklinikums Heidelberg. Man könne den Test auch benutzen, um den Therapieverlauf bei Patienten mit chronisch-entzündlichen Lungenerkrankungen zu überwachen.

Bislang kann der Test allerdings noch nicht im Routine-Labor durchgeführt werden. „Wir planen jedoch, den Test in einem nächsten Schritt so zu modifizieren und zu vereinfachen, dass er in Zukunft auch in einem Routine-Labor für klinische Diagnostik durchgeführt werden kann“, erklärt Professor Mall. Dann könnte voraussichtlich die gegenwärtige Diagnostik, die in erster Linie auf Röntgen-Untersuchungen der Lunge und auf Lungenfunktionsmessungen beruht, ergänzt oder teilweise ersetzt werden.

Die Wissenschaftler hoffen zudem, dass die neue diagnostische Testmethode auch für andere Enzyme, die bei entzündlichen Prozessen der Lunge beteiligt sind, verwendet werden kann. Sie dient außerdem einem besseren Verständnis der zugrundeliegenden Krankheitsmechanismen, so dass spezifische Ansatzpunkte für zukünftige Therapien entwickelt werden können.

Forschungseinheit verknüpft Grundlagenforschung mit Klinik

Das Universitätsklinikum Heidelberg und das European Molecular Biology Laboratory (EMBL) arbeiten bereits seit 2002 im Rahmen der Molecular Medicine Partnership Unit (MMPU) erfolgreich zusammen. Ziel der MMPU ist es, molekularbiologische Grundlagenforschung mit klinischer Medizin zu verknüpfen und so ein tieferes Verständnis für verschiedene Erkrankungen zu erlangen.

Literatur:
Membrane-bound FRET probe visualizes MMP12 activity in pulmonary inflammation. Cobos-Correa A, Trojanek JB, Diemer S, Mall MA, Schultz C. Nature Chemical Biology, published online 2 August 2009.

Doi:10.1038/nchembio.196

Weitere Informationen im Internet zu der Sektion Pädiatrische Pneumologie & Allergologie:

www.klinikum.uni-heidelberg.de/Paediatrische-Pneumologie-Allergologie-Mukoviszidose-und-spezielle-Infektiologie.6250.0.html

Ansprechpartner:
Professor Dr. med. Marcus A. Mall
Leiter Sektion Pädiatrische Pneumologie & Allergologie und Mukoviszidose-Zentrum
Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin
Im Neuenheimer Feld 430
69120 Heidelberg
Tel.: 06221/56 88 40
Fax: 06221/56 88 06
E-Mail: Marcus.Mall(at)med.uni-heidelberg.de
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