Eine chronische Belastung mit Zigarettenrauch und anderen Reizstoffen führt zu entzündlichen Prozessen in der Lunge. Dabei werden Immunzellen in der Lunge, z. B. Makrophagen, aktiviert, die das Fremdmaterial beseitigen sollen. Makrophagen bilden daraufhin ein Enzym namens Matrixmetalloproteinase 12 (MMP12), das die Zwischenzellsubstanz auflöst, welche die Zellen umgibt und zusammenhält. Dieser Prozess ist normalerweise vor allem für die Wundheilung wichtig. Kommt es aber durch eingeatmete Reizstoffe zu einer wiederholten Stimulation der Makrophagen, produzieren diese übermäßig viel MMP12. Dadurch werden die feinen Strukturen der Lungenbläschen, in denen der Sauerstoffaustausch mit der Luft stattfindet, zerstört und es kommt zur Entwicklung einer Lungenüberblähung (Emphysem).
Eine neue Testmethode zur Aktivitätsmessung des Proteins MMP12 haben jetzt Heidelberger Wissenschaftler entwickelt. Darüber berichtet das Team um Professor Dr. Marcus Mall, Leiter der Sektion Pädiatrische Pneumologie und Allergologie am Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin Heidelberg, und Privatdozent Dr. Carsten Schultz, Arbeitsgruppenleiter am EMBL (European Molecular Biology Laboratory) im Fachjournal Nature Chemical Biology ((2009, Band 5, Seite 628 – 630)). „Wir haben eine diagnostische Technik entwickelt, die es uns ermöglicht, die MMP12- Aktivität in spezifischen Zellen nachzuweisen“, erläutert Schulz. „So können wir direkt sehen, was in der Lunge los ist.“ Die Forscher entwarfen eine spezielle Floureszenzsonde, welche die von den Makrophagen aufgenommene Floureszenzmenge misst, aus der sich die MMP12-Aktivität in den Makrophagen bestimmen lässt. Untersucht wurden die Lungenspülproben von Mäusen mit einer entzündlichen Lungenerkrankung.
Die Forscher gehen davon aus, dass der Test in Zukunft auch bei Patienten angewendet werden kann. „Wir könnten MMP12 als Biomarker verwenden, um die Krankheitsentstehung und das Risiko für ein Lungenemphysem zu beurteilen“, meint Mall. Auch könne man den Test benutzen, um den Therapieverlauf bei Patienten mit chronisch-entzündlichen Lungenerkrankungen zu überwachen. „Wir planen, den Test in einem nächsten Schritt so zu modifizieren und zu vereinfachen, dass er in Zukunft auch in einem Routine-Labor für klinische Diagnostik durchgeführt werden kann“, erklärt Mall. Dann dürfte voraussichtlich die gegenwärtige Diagnostik, die in erster Linie auf Röntgen-Untersuchungen der Lunge und auf Lungenfunktionsmessungen beruht, ergänzt oder teilweise ersetzt werden. Die Wissenschaftler hoffen zudem, dass die neue diagnostische Testmethode auch für andere Enzyme, die bei entzündlichen Prozessen der Lunge beteiligt sind, verwendet werden kann.