Zigarettenrauch bremst Selbstheilung der Lunge

Der Rauch von Zigaretten blockiert Selbstheilungsprozesse in der Lunge und kann so zur chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) führen. Das berichten Forscher des Helmholtz Zentrums München, Partner im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL), gemeinsam mit internationalen Kollegen im ‚American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine‘.

Weltweit versuchen Wissenschaftler herauszufinden, wie COPD entsteht und an welchen biologischen Stellschrauben sie sich aufhalten lässt. Ein Ansatz dabei ist die natürliche Selbstheilung der Lunge, die bei der Erkrankung nicht mehr stattfindet. „In gesunden Patienten sorgt der sogenannte Wnt/Beta-Catenin-Signalweg für die natürliche Selbsterhaltung Lunge. Warum er im Falle einer COPD blockiert wird, war bisher unklar“, erklärt DZL-Forscherin Dr. Dr. Melanie Königshoff, Leiterin der Abteilung Lungenreparatur und Regeneration (LRR) des Comprehensive Pneumology Centers (DZL-Standort CPC-M) am Helmholtz Zentrum München.

Königshoff und ihr Team fanden nun heraus, dass das Molekül „Frizzled-4“* dabei eine wichtige Rolle spielt. „Frizzled-4 ist ein sogenannter Rezeptor und sitzt auf der Oberfläche von Lungenzellen, wo er deren Selbsterneuerung über Wnt/Beta-Catenin steuert“, beschreibt Erstautorin Wioletta Skronska-Wasek, Doktorandin am LRR. „Werden die Zellen aber Zigarettenrauch ausgesetzt, verschwindet Frizzled-4 von der Oberfläche und das Zellwachstum kommt zum Erliegen.“

Umkehr in Zellkultur erfolgreich

Ausgangspunkt der aktuellen Studie waren Beobachtungen des Teams, die zeigten, dass Frizzled-4 im Lungengewebe von COPD-Patienten und im Speziellen von Rauchern deutlich seltener vorkam als bei Nicht-Rauchern. „Im nächsten Schritt konnten wir in Zellkultur und im Modellsystem nachweisen, dass Zigarettenrauch sowie die pharmakologische Blockade von Frizzled-4 in Lungenzellen zu einer reduzierten Wnt/Beta-Catenin Aktivität führte und so zu weniger Wundheilungs- und Reparaturkapazitäten“, beschreibt der ebenfalls an der Studie beteiligte DZL-Wissenschaftler Dr. Ali Önder Yildirim die Ergebnisse. Zudem stellten die Autoren fest, dass ohne den Rezeptor bestimmte Proteine verloren gingen, die wichtig für die Elastizität der Lunge sind (darunter Elastin, Fibulin und IGF1).

Um ihre Ergebnisse im Umkehrschluss zu überprüfen, steigerten die Wissenschaftler in einem Zellkulturversuch künstlich die Frizzled-4-Produktion beziehungsweise verwendeten einen Wirkstoff, um dessen Produktion anzuregen. Dadurch ließ sich der blockierte Signalweg reaktivieren und die vorher verminderten Proteine wurden wieder produziert. „Die Aktivierung des Rezeptors kann zu einer Wiederherstellung des Wnt/Beta-Catenin-Signalwegs und damit zur Reparatur in der Lunge führen“, so Melanie Königshoff. Das sei ein guter Ansatzpunkt für weitere Forschungsarbeiten und künftige Therapien bei COPD. **

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin am DZL-Standort CPC-M:

Dr. Dr. Melanie Königshoff
Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)
Comprehensive Pneumology Center
Max-Lebsche-Platz 31, 81377 München
Tel. +49 89 3187 4668
E-Mail: melanie.koenigshoff@helmholtz-muenchen.de

Weitere Informationen

*Der Name ‚Frizzled‘ (engl. für kräuseln) geht zurück auf seine Entdeckung in genetisch veränderten Fruchtfliegen: Tiere denen Frizzled fehlte, zeigten ein Fehlstellung der Haare (Haarsträubung).

** Die Abteilung von Königshoff ist Teil des Deutschen Zentrums für Lungenforschung. Erst kürzlich konnten Königshoff und ihr Team einen weiteren Mechanismus zeigen, der bei COPD-Patienten verhindert, dass sich die Lunge selber heilt (zur DZL-News). Auch hier wird der Wnt/Beta-Catenin Signalweg gestört. Welche zentrale Rolle diese Signalkette in der Lunge hat, zeigen zudem Untersuchungen aus dem Königshoff Team, wonach er auch bei der Lungenfibrose eine Rolle spielt (zur HMGU-News).

Original-Publikation:

Skronska-Wasek W, Mutze K, Baarsma HA, Bracke KR, Alsafadi HN, Lehmann M, Costa R, Stornaiuolo M, Novellino E, Brusselle GG, Wagner DE, Yildirim AÖ, Königshoff M. Reduced Frizzled receptor 4 expression prevents WNT/β-catenin-driven alveolar lung repair in COPD. Am J Respir and Crit Care Med (2017 Feb 28), doi: 10.1164/rccm.201605-0904OC

Quelle: Helmholtz Zentrum München