COPD – warum die Lunge nicht mehr heilt?

Chronischer Husten ist meist das erste Anzeichen einer COPD. Im weiteren Verlauf kommen eine Verengung der Atemwege und oft ein Lungenemphysem hinzu. Das bezeichnet eine nicht umkehrbare Erweiterung und Schädigung der Lungenbläschen.

„Der Körper ist nicht in der Lage, die zerstörten Strukturen wieder zu reparieren“, erklärt Dr. Dr. Melanie Königshoff, Leiterin der Abteilung Lungenreparatur und Regeneration (LRR) am Comprehensive Pneumology Center (CPC) des Helmholtz Zentrums München. Sie und ihr Team haben es sich zur Aufgabe gemacht, zu verstehen, wie es dazu kommt.

„In unserer aktuellen Arbeit konnten wir zeigen, dass sich bei einer COPD die Botenstoffe verändern, mit denen die Zellen der Lunge untereinander kommunizieren“, so Königshoff. Konkret stellten die Wissenschaftler fest, dass vermehrt das Molekül Wnt5a produziert wird und den für die Reparatur zuständigen klassischen (der Fachmann sagt kanonischen) Wnt/beta-Catenin-Signalweg stört.*

„Unsere Arbeitshypothese war, dass die Balance zwischen verschiedenen Wnt Botenstoffen im Rahmen einer COPD nicht mehr im Gleichgewicht ist“, so Dr. Hoeke Baarsma, LRR-Wissenschaftler und Erstautor der Studie. Entsprechend suchten die Forscher nach möglichen Störsignalen.

„Wir fanden sowohl im präklinischen Modell als auch in Gewebeproben von Patienten, dass insbesondere das nicht kanonische Molekül Wnt5a deutlich öfter und in einer veränderten Form in COPD-Geweben vorkommt.“ Auch führten für COPD typische Reize wie etwa Zigarettenrauch, den Autoren zufolge, zu einer vermehrten Produktion von Wnt5a und in der Folge zu einer verschlechterten Regeneration der Lunge.

Im nächsten Schritt konnten die Forscher zeigen, woher das irrläufige Signal stammt: „Es wird von bestimmten Zellen des Bindegewebes produziert, den sogenannten Fibroblasten“, so Baarsma. Behandelte man Lungenepithelzellen mit dem von den Fibroblasten ausgeschiedenen Wnt5a, so verloren diese ihre Fähigkeit zur Wundheilung. Anders herum konnten die Wissenschaftler durch einen gegen Wnt5a gerichteten Antikörper in zwei verschiedenen Versuchsmodellen die Lungenzerstörung verlangsamen und die Lungenfunktion besser aufrechterhalten.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die klassische Signalweitergabe des Wnt/beta-Catenin-Signalwegs durch den Liganden Wnt5a gestört wird. Das ist ein gänzlich neuer Mechanismus im Zusammenhang mit COPD und könnte zu neuen therapeutischen Ansätzen führen, die dringend zur Behandlung benötigt würden“, ordnet Studienleiterin Königshoff die Ergebnisse ein.

Weitere Informationen

* Der Wnt-Signalweg ist einer von vielen Wegen zur Weitergabe von Signalen, durch die Zellen auf äußere Veränderungen reagieren können. Der Signalweg ist nach seinem Hauptakteur „Wnt“ benannt, einem Signalprotein, das als lokaler Vermittler eine wichtige Funktion bei der Entwicklung verschiedener tierischer Zellen einnimmt. An der kanonischen (klassischen) Weiterleitung der Signale sind zahlreiche Proteine beteiligt, darunter als zentraler zellulärer Botenstoff beta-Catenin. Wirkt Wnt – wie hier beschrieben – durch andere Botenstoffe, so spricht man von einem nicht-kanonischen Signalweg, dieser kann den kanonischen Signalweg negativ beeinflussen.

Hintergrund: Die Abteilung von Melanie Königshoff ist Teil des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL). Dr. Hoeke Baarsma arbeitet als Postdoktorand im Rahmen des Helmholtz Postdoctoral Fellowship Programms (PFP), was durch die Helmholtz Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren geförderten wird.

Original-Publikation: Baarsma, HA et al. (2016): Non-canonical WNT-5A signaling impairs 1 endogenous lung repair in COPD. Journal of Experimental Medicine, doi: 10.1084/jem.20160675

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Die Abteilung Lung Repair and Regeneration gehört dem Comprehensive Pneumoloy Center (CPC) an, einem Zusammenschluss des Helmholtz Zentrums München mit dem Universitätsklinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München und den Asklepios Fachkliniken München-Gauting. Ziel des CPC ist die Erforschung chronischer Lungenerkrankungen, um neue diagnostische und therapeutische Strategien zu entwickeln. Die Abteilung LRR untersucht neue Mechanismen um Reparaturprozesse der Lungen besser zu verstehen und so neue therapeutische Ansätze zu entwickeln. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer Methoden um die Lücke zwischen der präklinischen Forschung und deren Anwendung am Patienten zu verringern. Das CPC ist ein Standort des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL). http://www.helmholtz-muenchen.de/lrr

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