Neue Hoffnung für Staublungen- und Gichtkranke

Einem internationalen Forscher ist es gelungen, den molekularen Mechanismus zu beschreiben, der dazu führt, dass Kristalle beim Menschen chronische Entzündungen hervorrufen.

Unter anderem rufen in Quarzsand enthaltene Kristalle Staublungen hervor und Harnsäurekristalle verursachen in Gelenken Gicht. „Unabhängig von ihrer Struktur setzen alle Kristalle die gleiche Immunreaktion in Gang“, erklärt Franz Bauernfeind, Pharmakologe an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und Co-Autor der Studio. „Und immer ist das Protein Nalp3 wesentlich daran beteiligt, weil es ganz universell Gefahrensignale im Körper erkennt.“

Bereits seit langem war bekannt, dass Kristalle und ähnliche Strukturen eine massive Entzündungsreaktion im Organismus verursachen. „Doch fehlte uns bisher das Wissen darum, welcher Mechanismus genau im Körper wirkt“, so Bauernfeind. Diese Lücke sei nun geschlossen worden. „In der Studie konnten wir zeigen, dass Entzündungen durch Kristalle auf der Freisetzung eines bestimmten Immunfaktors beruhen, dem Botenstoff Interleukin-1“, sagt Bauernfeind. Als weiteren Aspekt fanden die Forscher heraus, dass der Körper auf alle Kristalle gleich, also unabhängig von ihrer spezifischen Struktur, reagiert.

Als Grund nannten sie, dass all diese Strukturen – ob kristallines Material oder aggregierte Proteine – in der Abwehrreaktion des Körpers von Immunzellen aufgenommen werden. „Der Versuch der Zelle, diese Fremdkörper dann in bestimmten Unterabteilungen, den Phagolysosomen, abzubauen, schlägt meist aber fehl. Weil der Körper die kristallinen Fremdkörper nicht beseitigen kann, entstehen dann chronische Entzündungen“, erläutert Bauernfeind.

Bei Impfungen wird aber genau dieser Mechanismus zur Verstärkung der Wirkung eingesetzt. „Kristalle werden in Form von Aluminiumsalzen seit Jahrzehnten bei Impfungen eingesetzt. Sie könnten eine verstärkte – und in diesem Fall erwünschte – Abwehrreaktion auslösen und so einen größeren Impferfolg bewirken“, erklärt Bauernfeind den bisher unverstandenen Wirkungsmechanismus.

Dank der neuen Ergebnisse ist nun klar, welche molekularen Mechanismen der Entzündung zugrunde liegen: Die Kristalle in den Phagolysosomen führen zur Beschädigung dieser zellulären Untereinheiten. Dadurch aber werden Protein abbauende Enzyme in das Zellinnere abgegeben. Für den Körper ist dies ein universelles Gefahrensignal, auf das er mit einer Entzündung antwortet. Bei dieser Reaktion spielt das Enzym Cathepsin-B eine zentrale Rolle.

Das Augenmerk der Forscher richtete sich aber auf ein anderes Protein: Nalp3 ist ein Bestandteil des Inflammasoms, eines Komplexes aus mehreren Immunfaktoren, der auf unspezifische Gefährdungen des Organismus reagiert. Das Protein Nalp3 spielt dabei eine Schlüsselrolle: Es erkennt die zerstörten Lysosomen als Gefahrensignal und initiiert die Abwehrreaktion. Das Inflammasom als Komplex aktiviert dann über mehrere Zwischenschritte den Immunfaktor Interleukin-1, der schon in geringen Mengen zu Fieber und anderen entzündlichen Reaktionen führt.

Als abschließende Erkenntnis stellten die Wissenschaftler fest, dass das Protein Nalp3 ein universeller Sensor von Gefahrsignalen ist. „Diese an sich unspezifische Funktion macht das Protein besonders interessant als Zielmolekül für die pharmakologische Forschung. Es ist ein Schlüsselfaktor zahlreicher Entzündungsmechanismen“, sagt Bauernfeind.