Wissenschaftler des King’s College London haben eine neue Ursache des Asthmas entdeckt, die Hoffnungen auf eine Behandlung weckt, die diese potenziell lebensbedrohliche Krankheit verhindern könnte.
Asthma, eine häufige Erkrankung der Atemwege, wird im Allgemeinen als eine übermäßige Entzündung verstanden, bei der Umwelteinflüsse Immunreaktionen in den Lungen auslösen, was zu Bronchokonstriktion führt. Die Grundpfeiler der Asthmabehandlung sind Albuterol, ein kurzwirksames Bronchodilatator zur sofortigen Linderung von Symptomen, und Kortikosteroide zur Behandlung der zugrunde liegenden Entzündung. Leider ist dieser Ansatz nicht immer wirksam, auch nicht in Kombination. Bagley und Kollegen haben gezeigt, dass mechanische Schäden an den Atemwegen, verursacht durch Bronchokonstriktion und die Extrusion von Epithelzellen, ebenfalls zur Pathologie des Asthmas beitragen und die Heilung behindern können (siehe Perspektive von Drazen und Fredberg). Im Gegensatz dazu zeigten Verbindungen, die diesen mechanischen Schaden entgegenwirken, in Mausmodellen, allein oder in Kombination mit Albuterol, positive Effekte, obwohl ihre Sicherheit beim Menschen noch bewertet werden muss. —Yevgeniya Nusinovich
Die meisten der aktuellen Behandlungen für Asthma basieren auf der Annahme, dass es sich um eine entzündliche Erkrankung handelt. Doch die lebensbedrohliche Eigenschaft des Asthmas ist der Anfall oder die Verengung der Atemwege, die das Atmen erschwert. Die neue Studie, veröffentlicht in Science, zeigt zum ersten Mal, dass viele Merkmale eines Asthmaanfalls – Entzündung, Schleimsekretion und Schäden an der Barriere der Atemwege, die Infektionen verhindert – das Ergebnis dieser mechanischen Verengung in einem Mausmodell sind.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Blockieren eines Prozesses, der normalerweise den Tod von Epithelzellen verursacht, die Schäden, Entzündungen und Schleimbildung, die durch einen Asthmaanfall entstehen, verhindern könnte.
Professor Jody Rosenblatt vom King’s College London sagte: „Unsere Entdeckung ist das Ergebnis von mehr als zehn Jahren Arbeit. Als Zellbiologen, die diese Prozesse beobachten, konnten wir sehen, dass die physische Verengung bei einem Asthmaanfall eine weit verbreitete Zerstörung der Barriere der Atemwege verursacht. Ohne diese Barriere haben Asthmapatienten ein viel höheres Risiko für langfristige Entzündungen, Narbenbildung und Infektionen, die weitere Anfälle auslösen. Durch das Verständnis dieses grundlegenden Mechanismus sind wir nun in einer besseren Position, all diese Ereignisse zu verhindern.“
Im Vereinigten Königreich leiden 5,4 Millionen Menschen an Asthma und können Symptome wie Keuchen, Husten, Atemnot und Engegefühl in der Brust erleben. Auslöser wie Pollen oder Staub können die Symptome verschlimmern und einen potenziell tödlichen Asthmaanfall verursachen.
Trotz der weiten Verbreitung der Krankheit sind die Ursachen von Asthma noch nicht gut verstanden. Die aktuellen Medikamente behandeln die Folgen eines Asthmaanfalls, indem sie die Atemwege öffnen, die Entzündung beruhigen und den klebrigen Schleim, der die Atemwege blockiert, auflösen, was hilft, das Asthma zu kontrollieren, es aber nicht verhindert.
Die Antwort auf die Beendigung der Asthmasymptome könnte in der Zell-Extrusion liegen, einem Prozess, den die Forscher als Hauptursache für den Tod von Epithelzellen identifiziert haben. Die Wissenschaftler verwendeten Mauslungenmodelle und menschliches Atemweggewebe und entdeckten, dass, wenn sich die Atemwege zusammenziehen, was als Bronchokonstriktion bezeichnet wird, die Epithelzellen, die die Atemwege auskleiden, ausgestoßen werden und dann sterben.
Da die Bronchokonstriktion zu vielen Zell-Extrusionen führt, wird die Barriere der Atemwege beschädigt, was zu Entzündungen und überschüssigem Schleim führt. In früheren Studien entdeckten Wissenschaftler, dass die chemische Verbindung Gadolinium die Extrusion blockieren kann. In dieser Studie fanden sie heraus, dass es bei Mäusen funktionieren könnte, um die übermäßige Extrusion zu verhindern, die Schäden und Entzündungen nach einem Asthmaanfall verursacht. Die Autoren betonen jedoch, dass Gadolinium beim Menschen noch nicht getestet wurde und weder als sicher noch als wirksam gilt.
Professor Rosenblatt sagte: „Diese Verengung und Zerstörung der Atemwege verursacht die nach dem Anfall auftretende Entzündung und die übermäßige Schleimsekretion, die das Atmen für Menschen mit Asthma erschwert.
„Die aktuellen Therapien verhindern diese Zerstörung nicht: Ein Inhalator wie Albuterol öffnet die Atemwege, was für die Atmung entscheidend ist, aber leider haben wir festgestellt, dass er die Schäden und die Symptome, die nach einem Anfall auftreten, nicht verhindert. Glücklicherweise haben wir entdeckt, dass eine kostengünstige Verbindung, Gadolinium, die häufig bei MRT-Bildgebung verwendet wird, die Atemwegsschäden in Mausmodellen sowie die anschließende Entzündung und Schleimsekretion stoppen kann. Das Verhindern dieses Schadens könnte den Aufbau von Muskeln verhindern, der zukünftige Anfälle verursacht.“
Professor Chris Brightling von der Universität Leicester und Mitautor der Studie sagte: „In den letzten zehn Jahren gab es enorme Fortschritte bei den Asthma-Therapien, die sich insbesondere auf die Entzündung der Atemwege konzentrieren. Dennoch halten die Symptome und Anfälle bei vielen Menschen mit Asthma an. Diese Studie identifiziert einen neuen Prozess, der als epitheliale Extrusion bekannt ist, bei dem durch mechanische Verengung Schäden an der Auskleidung der Atemwege verursacht werden, und der möglicherweise viele der wichtigsten Merkmale des Asthmas antreibt. Ein besseres Verständnis dieses Prozesses wird wahrscheinlich zu neuen Therapien für Asthma führen.“
Dr. Samantha Walker, Direktorin für Forschung und Innovation bei Asthma + Lung UK, sagte: „Nur 2% der öffentlichen Gesundheitsfinanzierung werden für die Entwicklung neuer Behandlungen für die 12 Millionen Menschen mit Lungenerkrankungen im Vereinigten Königreich bereitgestellt, daher sind neue Forschungen, die zur Behandlung oder Prävention von Asthma beitragen könnten, eine gute Nachricht.
„Diese Forschung, die ein experimentelles Mausmodell verwendet, zeigt, dass die Verengung der Atemwege Schäden an der Lungenauskleidung und Entzündungen verursacht, wie sie bei Asthma zu beobachten sind. Es ist diese Verengung und der daraus resultierende Schaden, der das Atmen für Menschen mit Asthma erschwert.
„Die aktuellen Medikamente gegen Asthma wirken, indem sie die Entzündung behandeln, aber das ist nicht für jeden wirksam. Die Behandlungen zielen darauf ab, zukünftige Asthmaanfälle zu verhindern und die Asthmakontrolle zu verbessern, indem Inhalatoren täglich verwendet werden, aber wir wissen, dass etwa 31 % der Menschen mit Asthma keine Behandlungsoptionen haben, die bei ihnen wirken, was sie einem Risiko für potenziell tödliche Asthmaanfälle aussetzt.
„Diese Entdeckung eröffnet wichtige neue Türen zur Erforschung möglicher neuer Behandlungsoptionen, die Menschen mit Asthma dringend benötigen, anstatt sich ausschließlich auf die Entzündung zu konzentrieren.“
Die Entdeckung der Mechanik hinter der Zell-Extrusion könnte die Grundlage für andere entzündliche Erkrankungen bilden, die ebenfalls Verengungen beinhalten, wie Darmkrämpfe und entzündliche Darmerkrankungen.
Der Artikel wurde in Zusammenarbeit mit der Universität Leicester verfasst und wird von Wellcome, dem Howard Hughes Medical Institute und der American Asthma Foundation finanziert.
