Zucker gegen Atemnot

23. Juni 2014, 15:37
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Deutsche Forscher sind einem neuen Wirkstoff gegen Asthma auf der Spur 

Für einen Wirkstoff gegen Asthma gibt es einen neuen, vielversprechenden Kandidaten: Ein einfaches synthetisches Molekül auf Basis eines Zuckers hemmt wirkungsvoll die Entzündung der Bronchien, die bei der Atemwegserkrankung auftritt - und zwar in einem früheren Stadium als derzeit gebräuchliche Asthma-Medikamente.

Das hat ein internationales Team festgestellt, an dem Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung und der Freien Universität Berlin maßgeblich beteiligt waren. Für den Einsatz am Menschen, muss die Substanz noch weiterentwickelt werden und ihre Wirksamkeit in klinischen Studien erweisen.

Auf dem Vormarsch

Asthma nimmt immer mehr Menschen den Atem. Vor allem in entwickelten Staaten und in Schwellenländer stieg die Zahl der Erkrankten in den vergangenen 30 Jahren stetig an. Alleine in Deutschland leiden drei Millionen Menschen unter der chronischen Krankheit, bei der meist eine allergische Reaktion zu einem Engegefühl in der Brust, Atemnot und Husten führt.

Entzündungsprozesse in den Bronchien, bei denen sich die Luftröhre zusammenschnürt und Schleim abgesondert wird, spielen dabei eine entscheidende Rolle. Und genau hier setzt die Substanz an, die das internationale Team gegen die Krankheit in Position bringt. Sulfatierte Iduronsäure verhindert den Alarm im Immunsystem. "Unser mit Sulfatgruppen geladener Einfachzucker, der so in der Natur nicht vorkommt, hemmt das Signal, das bei einem Asthma-Anfall T-Zellen rekrutiert und in die Lunge dirigiert", sagt Peter Seeberger, einer der leitenden Wissenschaftler der Studie.

Zucker und Immunsystem

Er und Kollegen erforschen die vielfältigen Aufgaben von Zuckern im Organismus. Oft geht es dabei um die Funktion von Zuckern im Immunsystem, zu dessen Protagonisten die T-Lymphozyten zählen. Diese Zellen gehören zu den weißen Blutkörperchen oder Leukozyten und spielen bei Entzündungsprozessen eine entscheidende Rolle. Bei einer Asthma-Erkrankung werden sie in einer Überreaktion des Immunsystems alarmiert, wenn die Betroffenen in Kontakt mit Substanzen kommen, auf die sie allergisch reagieren.

Der aktuellen Studie zufolge werden die meisten T-Leukozyten bei einem Asthma-Anfall verständigt, indem das Signalmolekül CCL20 an den molekularen Alarmknopf CCR6 andockt. Damit die weißen Blutkörperchen den Notruf empfangen können, muss das Molekül CCL20 sich jedoch zunächst mit einem Molekül namens Heparan oder Heparinsulfat zusammenschließen. Heparan ist ein Kettenmolekül; seine Glieder ähneln dem Molekül, mit dem die internationale Forschergruppe den Fehlalarm des Immunsystems verhindern kann.

Wie die Forscher nun feststellten, heftet sich statt des Heparans nämlich die sulfatierte Iduronsäure an das chemische Alarmsignal CCL20, das dann nicht mehr von der Empfangsstation CCR6 erkannt wird. In klinischen Studien muss sich die Wirksamkeit beim Menschen erweisen. "Dass ausgerechnet die sehr einfache Iduronsäure den Signalweg blockiert, war eine Zufallsentdeckung“, sagt Seeberger.

Weitere Tests nötig 

Die Forscher waren zunächst davon ausgegangen, dass gerade dieses Molekül unwirksam sei und hatten es als Kontrolle eingesetzt, um für die Wirksamkeit der anderen Kandidaten einen Vergleich zu haben. Diese anderen Testmoleküle ähnelten viel offensichtlicher dem Heparinsulfat, das gemeinsam mit CCL20 natürlicherweise den Alarmknopf CCR6 der weißen Blutkörperchen drückt: Es handelte sich wie beim Heparan um Kettenmoleküle, die deutlich schwieriger herzustellen sind als die sulfatierte Iduronsäue.

"Als möglicher pharmazeutischer Wirkstoff empfiehlt sich die Iduronsäure nicht zuletzt deshalb, weil sie einfach zu synthetisieren ist", sagt Peter Seeberger.  Ehe der Zuckerabkömmling Patienten Linderung verschaffen kann, muss er allerdings weiterentwickelt werden und zahlreiche weitere Tests bestehen. Auch muss er noch so verändert werden, dass er ausschließlich an CCL20 bindet. Die sulfatierte Iduronsäure heftet sich auch an andere Akteure des Immunsystems und blockiert deren Arbeit.

Das könnte zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, was die Forscher bei den Mäusen allerdings nicht beobachtet haben. Und vor allem muss sich in klinischen Studien am Menschen erweisen, ob der Kandidat, den das Team nun ausfindig gemacht hat, hält, was er in den Untersuchungen an Mäusen verspricht. Um das herauszufinden, hat Peter Seeberger bereits Kontakt zu Medizinern aufgenommen. (red, derStandard.at, 23.6.2014)

  • Disulfatierte Iduronsäure (kleine Kugeln – grün: Kohlenstoff; rot: Sauerstoff; gelb: Schwefel; Wasserstoff nicht dargestellt), schließt sich mit dem Chemokin CCL20, einem Signalprotein, zusammen.
    foto: c. rademacher

    Disulfatierte Iduronsäure (kleine Kugeln – grün: Kohlenstoff; rot: Sauerstoff; gelb: Schwefel; Wasserstoff nicht dargestellt), schließt sich mit dem Chemokin CCL20, einem Signalprotein, zusammen.

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