Mechanismus für überschießende Entzündungsreaktionen gefunden
Unser Immunsystem besteht aus unzähligen, fein abgestimmten Bestandteilen, die miteinander interagieren, damit wir gesund bleiben. Zahlreiche Prozesse beseitigen schadhafte Zellen, Viren und Bakterien; meistens unbemerkt, doch manchmal spüren wir es. Dann läuft die Nase, die Knie schmerzen oder eine Wunde entzündet sich. Bei gesunden Menschen laufen solche Reaktionen wohlbalanciert ab, etwa mit mäßigem Fieber oder lokal begrenzten Entzündungen. Manchmal geraten solche Prozesse jedoch auch aus dem Gleichgewicht. Das Immunsystem schießt über und schützende Prozesse geraten außer Kontrolle, wie in der Coronapandemie zu sehen war. Menschen, deren Immunsystem so reagiert, geraten nicht selten in Lebensgefahr. Es drohen schwere akute oder chronische Entzündungen von Organen oder Autoimmunerkrankungen wie Rheuma oder Multiple Sklerose.
Forschungsergebnisse aus dem Saarland und Münster
Lorenz Thurner und seine Arbeitsgruppe im José Carreras Center für Immun- und Gentherapie der Inneren Medizin I der Universität des Saarlandes (UKS) erforschen derartige Prozesse. Im Mittelpunkt ihres Interesses stehen der Botenstoff Interleukin-1 und sein Gegenspieler, der Interleukin-1-Rezepor-Antagonist (IL-1Ra). Wird Interleukin-1 ausgeschüttet, setzt eine Entzündungsreaktion mit Fieber ein, um körperfremde Stoffe wie Viren anzugreifen. IL-1Ra hingegen blockiert die Andockstellen für diesen Botenstoff und hemmt die Entzündungsreaktion, damit diese nicht überschießt. „Gemeinsam mit Kollegen anderer Kliniken konnten wir in den vergangenen Jahren die Rolle von IL-1Ra genauer untersuchen“, erklärt Professor Thurner. Bei manchen Menschen reagiert der Körper auf IL-1Ra nicht im gewünschten Sinne: „Das Immunsystem bildet Antikörper gegen diesen Antagonisten, mit denen es ihn angreift und aus dem Spiel nimmt“, erläutert Professor Dr. Christoph Kessel, Universität Münster. Er erforscht Autoimmun- und Entzündungsprozesse an der Klinik für pädiatrische Rheumatologie und Immunologie. Dadurch stehen dem entzündungsfördernden Botenstoff Interleukin-1 buchstäblich alle Türen offen, da er ungehemmt an beliebigen Stellen andocken und Entzündungen auslösen kann. Die natürliche Balance zwischen Entzündungsreaktion und deren Hemmung ist in diesem Fall gestört. Diese Fakten waren den Forschenden um Thurner und Kessel bekannt.
Veränderung an IL-1Ra
Was jedoch konkret am Molekül IL-1Ra geschieht, war bislang unbekannt. Mithilfe eines interdisziplinären Teams konnten die Wissenschaftler diesen Mechanismus bei COVID-19-Patienten entschlüsseln [1]. „Wir konnten bestimmte Stellen auf IL-1Ra von schwer an COVID-19 erkrankten Personen identifizieren, an denen eine atypische biochemische Veränderung passierte“, berichten Evi Regitz und Natalie Fadle aus der Arbeitsgruppe von Lorenz Thurner am Homburger José Carreras Center. Die Veränderung an IL-1Ra ist dem erlernten Immunsystem nicht bekannt und führt zu einem Bruch der Toleranz gegen IL-1Ra. Dadurch wird eine Immun- und Entzündungskaskade gestartet, die den Forschenden bislang unbekannte Schwachstellen aufzeigt. „Wir wissen, dass bei diesen ehemaligen Patienten mit schwerem COVID-Verlauf die Reizschwelle für das Auftreten einer atypischen Protein-Modifikation sehr viel niedriger liegt als bei immungesunden Personen“, ergänzt Dr. Bernhard Thurner, einer der Co-Autoren der Studie. „Was wir hingegen nicht wissen: Ist COVID der Treiber für eine solche Entwicklung oder war diese Reaktion schon vorher im Immunsystem der Patienten angelegt? Und warum waren die Erkrankten empfänglicher für eine solche Reaktion?“, führt Christoph Kessel aus. Diese Frage kann das inzwischen eingespielte Wissenschaftler-Team vielleicht in Zukunft beantworten.
Daten vom NAPKON-Projekt
Die Daten für die neue Studie stammten zu einem großen Teil aus dem deutschen Nationalen Pandemie Kohorten Netz (NAPKON-Projekt). Entstanden während der Coronapandemie 2020 bündelt es die Forschungsaktivitäten zu COVID-19 an einer Stelle und stellt die Daten allen Forschungseinrichtungen zur Verfügung. „Diese Daten sind Gold wert. Aus ihnen konnten wir ersehen, dass diese Dysbalance im Immunsystem ein vorübergehender Effekt ist. Mit der Zeit nimmt die Zahl der Antikörper gegen IL-1Ra bei den betroffenen Personen wieder ab“, sagt Thurner und unterstreicht damit die Qualität dieser Datenbank.
Der Mechanismus, den das Forschungsteam bei COVID-19-Patienten entschlüsseln konnte, tritt auch bei anderen Krankheiten zutage. In einem parallel veröffentlichten Kurzreport [2] konnten der Rheumatologe Zanir Abdi, Lorenz Thurner und Christoph Kessel diese Hyperphosphorylierung auch bei Botenstoffen nachweisen, deren Fehlfunktion die axiale Spondyloarthritis, eine chronische entzündlich-rheumatische Erkrankung, auslösen kann.
Quelle: idw/ Universität des Saarlandes
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