Bei einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) verliert die Lunge ihre Fähigkeit, Schäden selber zu beheben. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München, Partner im Deutschen Zentrum für Lungenforschung (DZL), haben nun einen begründeten Verdacht, woran das liegen könnte: Sie machen das Molekül Wnt5a dafür verantwortlich (siehe Journal of Experimental Medicine, Online-Vorabveröffentlichung am 15.12.16).
Chronischer Husten ist meist das erste Anzeichen einer COPD. Im weiteren Verlauf kommt es zu einer Verengung der Atemwege und oft entwickelt sich auch ein Lungenemphysem mit einer nicht mehr umkehrbaren 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. „In unserer aktuellen Arbeit konnten wir zeigen, dass sich bei einer COPD die Botenstoffe verändern, mit denen die Zellen der Lunge untereinander kommunizieren.“ Konkret wird vermehrt das Molekül Wnt5a produziert, das den für die Reparatur zuständigen klassischen Wnt/beta-Catenin-Signalweg stört.
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 klassischen (kanonischen) 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.
„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 in zwei verschiedenen Versuchsmodellen durch einen gegen Wnt5a gerichteten Antikörper 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“, fasst Studienleiterin Königshoff zusammen. Das kennzeichnet einen neuen Mechanismus im Zusammenhang mit COPD und könnte zu neuen therapeutischen Ansätzen bei der Behandlung von COPD führen.
Quelle: Helmholtz Zentrum München