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Mit Algen Arthritis behandeln

23.08.2017

Forschende der ETH Zürich, der Empa und des norwegischen Forschungsinstituts SINTEF sind einem neuen Ansatz zur Behandlung von Arthritis auf der Spur. Basis dafür ist ein Polysaccharid, ein langkettiges Zuckermolekül, aus Braunalgen. Chemisch modifiziert senkt dieses «Alginat» den oxidativen Stress, wirkt in Zellkulturversuchen entzündungshemmend und unterdrückt die Immunreaktion gegen Knorpelzellen, und bekämpft damit Ursachen von Arthritis. Noch steht die Forschung allerdings ganz am Anfang.

Arthritis ist die meistverbreitete Gelenkserkrankung; rund 90 Prozent aller über 65-jährigen Personen sind – in unterschiedlichem Ausmass – davon betroffen. Aber auch bei jüngeren Personen ist die degenerative Erkrankung verbreitet. Bei Arthritis wird das Knorpelgewebe im Gelenk, eine Art Schutzschicht auf den Knochen, das die Gelenke «schmiert», mit der Zeit abgebaut.


The new approach to treating arthritis is based on brown algae.

Image: istockphoto / Empa


Cell tests in Empa laboratory. Image: Empa

Dies kann extrem schmerzhafte Folgen für die betroffenen Personen haben, da mit dem Knorpelabbau Entzündungsreaktionen einhergehen. Im späteren Verlauf der Erkrankung sind die Knochen dann nicht mehr ausreichend geschützt und können direkt aufeinander treffen.

Von Arthritis können sämtliche Gelenke des Körpers betroffen sein, am häufigsten ist sie jedoch am Kniegelenk, am Hüftgelenk und in den Fingern. Die Krankheit gilt bis anhin als unheilbar. Gängige Behandlungsmethoden wie Entzündungshemmer und Schmerzmittel bekämpfen in erster Linie die Symptome. Als letzter Ausweg hilft dann oft nur noch eine Operation, bei der das betroffene Gelenk durch ein künstliches ersetzt wird.

Erste Forschungsergebnisse machen Hoffnung

In Laboruntersuchungen ist es dem Team um die ETHZ-Forscherin Marcy Zenobi-Wong und die Empa-Forscherin Katharina Maniura nun gelungen, gemeinsam mit dem SINTEF in Norwegen eine Substanz zu identifizieren, die das Potential hat, den Knorpelabbau in den Gelenken aufzuhalten. Dabei handelt es sich um das aus den Stielen von Braunalgen – genauer gesagt aus Palmentang (lat. Laminaria hyperborea) – gewonnene Polysaccharid Alginat, das bestimmten extrazellulären Biomolekülen aus Knorpelgewebe ähnelt.

Die Forscher haben Alginat mit Sulfatgruppen chemisch modifiziert und anschliessend in gelöster Form zu Zellkulturen gegeben, um die Reaktion verschiedener Zelltypen auf das modifizierte Polysaccharid zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass Alginatsulfat den oxidativen Stress – eine häufige Ursache von Zellschäden bzw. sogar Zellsterben – erheblich senken kann, und zwar umso besser, je mehr Sulfatgruppen an das Alginatmolekül angehängt waren.

Ausserdem war Alginatsulfat in der Lage, die Entzündungsreaktion zu unterdrücken, wiederum in Abhängigkeit von der Anzahl der Sulfatgruppen: Sowohl in menschlichen Knorpelzellen, so genannten Chondrozyten, als auch in Makrophagen – den «Fresszellen» unseres Immunsystems – konnte Alginatsulfat die Expression von Genen, die eine Entzündungsreaktion auslösen, herunter regulieren. Die Algenmoleküle sollten damit den Abbau der Gelenkknorpel verlangsamen. «Die Hoffnung ist, dass sie den Abbau sogar stoppen können», so der Empa-Forscher Markus Rottmar.

Weitere Forschungsarbeiten nötig

Die Alginatsulfate wurden bisher nur in vitro, also im Labor mit Zellkulturen, untersucht. Aufgrund der ermutigenden Ergebnisse soll die Forschung nun aber weitergehen. Als nächstes müssen die Substanzen im Tierversuch getestet werden. Ist auch dies erfolgreich, können anschliessend klinische Studien mit Testpersonen folgen. Diese Tests sind indes langwierig und aufwändig. Sollte alles einwandfrei funktionieren, dürfte es daher trotzdem noch einige Jahre dauern, bis Arthritispatienten und -patientinnen mit Alginatsulfat behandelt werden können.

Weitere Informationen:

https://www.empa.ch/web/s604/algen_gegen_arthritis

Rainer Klose | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

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