Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zucker gegen Atemnot

11.06.2014

Ein einfaches Molekül hemmt die mit Asthma einhergehende Entzündung in einem frühen Stadium

Für einen Wirkstoff gegen Asthma gibt es einen neuen, vielversprechenden Kandidaten: Ein einfaches synthetisches Molekül auf Basis eines Zuckers hemmt wirkungsvoll die Entzündung der Bronchien, die bei der Atemwegserkrankung auftritt – und zwar in einem früheren Stadium als derzeit gebräuchliche Asthma-Medikamente.


Ein kleines Molekül verhindert einen Fehlalarm im Immunsystem: Die disulfatierte Iduronsäure, dargestellt durch die kleinen durch Stäbchen verbundenen Kugeln (grün: Kohlenstoff; rot: Sauerstoff; gelb: Schwefel; Wasserstoff ist nicht dargestellt), schließt sich mit dem Chemokin CCL20, einem Signalprotein, zusammen, das dann nicht mehr an dem entsprechenden Rezeptor der T-Leukozyten binden kann. Die Entzündungsreaktion der weißen Blutkörperchen wird so gehemmt.

© C. Rademacher

Das hat ein internationales Team festgestellt, an dem Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung und der Freien Universität Berlin maßgeblich beteiligt waren. Wie die Studie an Mäusen zeigt, unterbindet die disulfatierte Iduronsäure die Prozesse, die zur Schleimproduktion, zur Verengung der Atemwege und letztlich zur Atemnot führen. Für den Einsatz am Menschen muss die Substanz noch weiterentwickelt werden und ihre Wirksamkeit in klinischen Studien erweisen.

Asthma nimmt immer mehr Menschen den Atem. Vor allem in entwickelten Staaten und in Schwellenländern stieg die Zahl der Erkrankten in den vergangenen 30 Jahren stetig an. Alleine in Deutschland leiden drei Millionen Menschen unter der chronischen Krankheit, bei der meist eine allergische Reaktion zu einem Engegefühl in der Brust, Atemnot und Husten führt.

Entzündungsprozesse in den Bronchien, bei denen sich die Luftröhre zusammenschnürt und Schleim abgesondert wird, spielen dabei eine entscheidende Rolle. Und genau hier setzt die Substanz an, die das internationale Team um Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam, der Freien Universität Berlin und des Sanford-Burnham Medical Research Institute im kalifornischen La Jolla gegen die Krankheit in Position bringt.

Sulfatierte Iduronsäure verhindert den Alarm im Immunsystem

„Unser mit Sulfatgruppen geladener Einfachzucker, der so in der Natur nicht vorkommt, hemmt das Signal, das bei einem Asthma-Anfall T-Zellen rekrutiert und in die Lunge dirigiert“, sagt Peter Seeberger, einer der leitenden Wissenschaftler der Studie. Als Direktor am Potsdamer Max-Planck-Institut und Professor an der Freien Universität Berlin erforscht Peter Seeberger die vielfältigen Aufgaben von Zuckern im Organismus. Oft geht es dabei um die Funktion von Zuckern im Immunsystem, zu dessen Protagonisten die T-Lymphozyten zählen.

Diese Zellen gehören zu den weißen Blutkörperchen oder Leukozyten und spielen bei Entzündungsprozessen eine entscheidende Rolle. Bei einer Asthma-Erkrankung werden sie in einer Überreaktion des Immunsystems alarmiert, wenn die Betroffenen in Kontakt mit Substanzen kommen, auf die sie allergisch reagieren.

Der aktuellen Studie zufolge werden die meisten T-Leukozyten bei einem Asthma-Anfall verständigt, indem das Signalmolekül CCL20 an den molekularen Alarmknopf CCR6 andockt. Damit die weißen Blutkörperchen den Notruf empfangen können, muss das Molekül CCL20 sich jedoch zunächst mit einem Molekül namens Heparan oder Heparinsulfat zusammenschließen.

Heparan ist ein Kettenmolekül; seine Glieder ähneln dem Molekül, mit dem die internationale Forschergruppe den Fehlalarm des Immunsystems verhindern kann. Wie die Forscher nun feststellten, heftet sich statt des Heparans nämlich die sulfatierte Iduronsäure an das chemische Alarmsignal CCL20, das dann nicht mehr von der Empfangsstation CCR6 erkannt wird.

In klinischen Studien muss sich die Wirksamkeit beim Menschen erweisen

„Dass ausgerechnet die sehr einfache Iduronsäure den Signalweg blockiert, war eine Zufallsentdeckung“, sagt Peter Seeberger. Die Forscher waren zunächst davon ausgegangen, dass gerade dieses Molekül unwirksam sei und hatten es als Kontrolle eingesetzt, um für die Wirksamkeit der anderen Kandidaten einen Vergleich zu haben. Diese anderen Testmoleküle ähnelten viel offensichtlicher dem Heparinsulfat, das gemeinsam mit CCL20 natürlicherweise den Alarmknopf CCR6 der weißen Blutkörperchen drückt: Es handelte sich wie beim Heparan um Kettenmoleküle, die deutlich schwieriger herzustellen sind als die sulfatierte Iduronsäue.

 „Als möglicher pharmazeutischer Wirkstoff empfiehlt sich die Iduronsäure nicht zuletzt deshalb, weil sie einfach zu synthetisieren ist“, sagt Peter Seeberger. Ehe der Zuckerabkömmling Patienten Linderung verschaffen kann, muss er allerdings weiterentwickelt werden und zahlreiche weitere Tests bestehen.

„Wir müssen die Substanz noch so verändern, dass sie ausschließlich an CCL20 bindet“, erklärt Peter Seeberger. Die sulfatierte Iduronsäure heftet sich auch an andere Akteure des Immunsystems und blockiert deren Arbeit. Das könnte zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, was die Forscher bei den Mäusen allerdings nicht beobachtet haben. Und vor allem muss sich in klinischen Studien am Menschen erweisen, ob der Kandidat, den das Team nun ausfindig gemacht hat, hält, was er in den Untersuchungen an Mäusen verspricht. Um das herauszufinden, hat Peter Seeberger bereits Kontakt zu Medizinern aufgenommen – und ist auf reges Interesse gestoßen.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Peter H. Seeberger

Katja Schulze

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam-Golm

Telefon: +49 331 567-9203
Fax: +49 331 567-9202

 

Originalpublikation

 
Motohiro Nonaka, Xingfeng Bao, Fumiko Matsumura, Sebastian Götze, Jeyakumar Kandasamy, Andrew Kononov, David H. Broide, Jun Nakayama, Peter H. Seeberger und Minoru Fukuda
Synthetic di-sulfated iduronic acid attenuates asthmatic response by blocking T-cell recuitment to inflammatory sites
Proceedings of the National Academy of Sciences, online veröffentlicht 16. Mai 2014; doi: 10.1073/pnas.1319870111

Prof. Dr. Peter H. Seeberger | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/8267658/asthma_zucker_wirkstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der sechste Sinn der Tiere: Ein Frühwarnsystem für Erdbeben?
03.07.2020 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

nachricht Wirkstoffe aus Kieler Meeresalgen als Mittel gegen Infektionen und Hautkrebs entdeckt
03.07.2020 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ein neuer Weg zur superschnellen Bewegung von Flussschläuchen in Supraleitern entdeckt

Ein internationales Team von Wissenschaftern aus Österreich, Deutschland und der Ukraine hat ein neues supraleitendes System gefunden, in dem sich magnetische Flussquanten mit Geschwindigkeiten von 10-15 km/s bewegen können. Dies erschließt Untersuchungen der reichen Physik nichtlinearer kollektiver Systeme und macht einen Nb-C-Supraleiter zu einem idealen Materialkandidaten für Einzelphotonen-Detektoren. Die Ergebnisse sind in Nature Communications veröffentlicht.

Supraleitung ist ein physikalisches Phänomen, das bei niedrigen Temperaturen in vielen Materialien auftritt und das sich durch einen verschwindenden...

Im Focus: Elektronen auf der Überholspur

Solarzellen auf Basis von Perowskitverbindungen könnten bald die Stromgewinnung aus Sonnenlicht noch effizienter und günstiger machen. Bereits heute übersteigt die Labor-Effizienz dieser Perowskit-Solarzellen die der bekannten Silizium-Solarzellen. Ein internationales Team um Stefan Weber vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz hat mikroskopische Strukturen in Perowskit-Kristallen gefunden, die den Ladungstransport in der Solarzelle lenken können. Eine geschickte Ausrichtung dieser „Elektronen-Autobahnen“ könnte Perowskit-Solarzellen noch leistungsfähiger machen.

Solarzellen wandeln das Licht der Sonne in elektrischen Strom um. Dabei wird die Energie des Lichts von den Elektronen des Materials im Inneren der Zelle...

Im Focus: Electrons in the fast lane

Solar cells based on perovskite compounds could soon make electricity generation from sunlight even more efficient and cheaper. The laboratory efficiency of these perovskite solar cells already exceeds that of the well-known silicon solar cells. An international team led by Stefan Weber from the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz has found microscopic structures in perovskite crystals that can guide the charge transport in the solar cell. Clever alignment of these "electron highways" could make perovskite solar cells even more powerful.

Solar cells convert sunlight into electricity. During this process, the electrons of the material inside the cell absorb the energy of the light....

Im Focus: Das leichteste elektromagnetische Abschirmmaterial der Welt

Empa-Forschern ist es gelungen, Aerogele für die Mikroelektronik nutzbar zu machen: Aerogele auf Basis von Zellulose-Nanofasern können elektromagnetische Strahlung in weiten Frequenzbereichen wirksam abschirmen – und sind bezüglich Gewicht konkurrenzlos.

Elektromotoren und elektronische Geräte erzeugen elektromagnetische Felder, die bisweilen abgeschirmt werden müssen, um benachbarte Elektronikbauteile oder die...

Im Focus: The lightest electromagnetic shielding material in the world

Empa researchers have succeeded in applying aerogels to microelectronics: Aerogels based on cellulose nanofibers can effectively shield electromagnetic radiation over a wide frequency range – and they are unrivalled in terms of weight.

Electric motors and electronic devices generate electromagnetic fields that sometimes have to be shielded in order not to affect neighboring electronic...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz QuApps zeigt Status Quo der Quantentechnologie

02.07.2020 | Veranstaltungen

Virtuelles Meeting mit dem BMBF: Medizintechnik trifft IT auf der DMEA sparks 2020

17.06.2020 | Veranstaltungen

Digital auf allen Kanälen: Lernplattformen, Learning Design, Künstliche Intelligenz in der betrieblichen Weiterbildung, Chatbots im B2B

17.06.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der sechste Sinn der Tiere: Ein Frühwarnsystem für Erdbeben?

03.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

Effizient, günstig und ästhetisch: 
Forscherteam baut Elektroden aus Laubblättern

03.07.2020 | Energie und Elektrotechnik

Ein neuer Weg zur superschnellen Bewegung von Flussschläuchen in Supraleitern entdeckt

03.07.2020 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics