Ein einfaches Molekül hemmt frühzeitig die Entzündung der Atemwege Zucker gegen Atemnot bei Asthma - scinexx | Das Wissensmagazin
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Ein einfaches Molekül hemmt frühzeitig die Entzündung der Atemwege

Zucker gegen Atemnot bei Asthma

Ein kleines Molekül verhindert einen Fehlalarm im Immunsystem: Die disulfatierte Iduronsäure, dargestellt durch die kleinen durch Stäbchen verbundenen Kugeln (grün: Kohlenstoff; rot: Sauerstoff; gelb: Schwefel; Wasserstoff ist nicht dargestellt), schließt sich mit dem Chemokin CCL20, einem Signalprotein, zusammen, das dann nicht mehr an dem entsprechenden Rezeptor der T-Leukozyten binden kann. Die Entzündungsreaktion der weißen Blutkörperchen wird so gehemmt. © C. Rademacher

Hoffnung für Asthmatiker: Die atemraubende Entzündung bei einem Asthma-Anfall lässt sich mit einem verblüffend einfachen Wirkstoff hemmen, wie ein internationales Forscherteam herausfand. Das Molekül basiert auf einem Zucker, ist sehr einfach herzustellen und zeigt in Tierversuchen keine Nebenwirkungen, schreiben die Wissenschaftler in den „Proceedings of the National Academy of Sciences „. Weitere Verbesserungen des möglichen Asthma-Medikaments und erste klinische Studien am Menschen sind bereits geplant.

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Bei Asthma führt meist eine allergische Reaktion zu einer Entzündung in den Bronchien, die den Betroffenen den Atem raubt: Die Luftröhre schnürt sich zusammen, abgesonderter Schleim verstopft die Atemwege und führt zu Husten und Atemnot. Vor allem in Industrie- und Schwellenländern nimmt die Zahl der Erkrankten seit Jahren stetig zu. In Deutschland leiden rund drei Millionen Menschen an der chronischen Krankheit.

Kleines Molekül schaltet Alarmanlage aus

Umso bedeutender könnte der Durchbruch sein, der Forschern um den Immunologen Peter Seeberger vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam nun möglicherweise gelungen ist: Die Wissenschaftler haben einen Wirkstoff gefunden, der genau diese Entzündung unterbindet. Besonders überraschend ist dabei, wie einfach das wirksame Molekül aufgebaut ist. Es handelt sich um ein zuckerartiges Molekül, die Iduronsäure, die mit zwei Sulfatgruppen versehen ist.

Dieser einfache Wirkstoff setzt offenbar die Alarmanlage des Immunsystems außer Kraft. Bei einem Asthma-Anfall dockt zunächst das Signalmolekül CCL20 bei weißen Blutzellen an einen Rezeptor mit der Bezeichnung CCR6 und löst so deren heftige Entzündungsreaktion aus. Dies funktioniert jedoch nur, wenn sich CCL20 zuvor mit einem kettenähnlichen Molekül namens Heparan oder Heparansulfat verbindet. Der nun entwickelte Wirkstoff, die sulfatierte Iduronsäure, hat große Ähnlichkeit mit einem einzelnen Glied dieser Heparan-Kette. Daher bindet es ebenfalls an CCL20, dadurch aber kann dieses nicht mehr den Alramsensor auslösen. Als Folge bleibt die Entzündungsreaktion aus, wie die Forscher in Tierversuchen zeigten.

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Zufallsentdeckung ohne Nebenwirkungen?

„Dass ausgerechnet die sehr einfache Iduronsäure den Signalweg blockiert, war eine Zufallsentdeckung“, sagt Seeberger. 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. Wie beim Heparan handelte es sich bei den anderen Kandidaten um Kettenmoleküle. Diese sind deutlich schwieriger herzustellen als die sulfatierte Iduronsäure.

„Als möglicher pharmazeutischer Wirkstoff empfiehlt sich die Iduronsäure nicht zuletzt deshalb, weil sie einfach zu synthetisieren ist“, so Seeberger weiter. Allerdings sind ist noch weitere Forschungsarbeit nötig, bis der Zuckerabkömmling tatsächlich Patienten Linderung verschaffen kann. „Wir müssen die Substanz noch so verändern, dass sie ausschließlich an CCL20 bindet“, erklärt Peter Seeberger. Bislang heftet die sulfatierte Iduronsäure sich nämlich auch an andere Akteure des Immunsystems und blockiert deren Arbeit.

Das könnte zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, auch wenn die Forscher in bisherigen Tierversuchen mit Mäusen nichts dergleichen beobachtet haben. Vor allem aber muss sich in klinischen Studien am Menschen zeigen, ob der neue Wirkstoff tatsächlich hält, was er in den Mäuse-Experimenten verspricht. Zu diesem Zweck haben die Forscher bereits Kontakt zu Medizinern aufgenommen – und sind auf großes Interesse gestoßen.

(PNAS, 2014; doi: 10.1073/pnas.1319870111)

(Max-Planck-Gesellschaft, 12.06.2014 – AKR)

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