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Foto: pixelio.de /  Templermeister / Ärzte-Woche-Montage
Lungenschutz beginnt bei der COPD mit der Messung von Hitzeschockproteinen.
 
Innere Medizin 12. Mai 2009

Wie geschockte Proteine helfen

Neueste Forschungen zeigen eine Beteiligung autoaggressiver Zellen am Krankheitsgeschehen der COPD.

Es gibt handfeste immunologische Hinweise, dass die COPD eine Autoimmunerkrankung sein könnte. Bei genetischer Prädisposition könnten exogene Noxen (Rauchen!) immunologische Prozesse initiieren, an deren Ende die Zerstörung des Lungengerüsts steht. Die in diesem Rahmen gebildeten Hitzeschockproteine könnten den für die Diagnose entscheidenden Hinweis liefern.

 

Vor 20 Jahren wurde an der Wiener Universitätsklinik für Herz- und Thoraxchirurgie erstmals eine Lungentransplantation durchgeführt – an einem Mann, der an fortgeschrittener COPD litt und dessen Lungengewebe durch die chronische Entzündung so weit zerstört war, dass die Transplantation die einzige Überlebensoption war. Der Mann überlebte fünf Jahre und starb schließlich infolge eines Schlaganfalls. Wären bereits damals die heutigen Diagnose- und Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung gestanden, hätte man diesem Patienten nicht nur eine Transplantation ersparen, sondern mit großer Wahrscheinlichkeit auch ein besseres Ergebnis erreichen können, sind sich Prof. Dr. Walter Klepteko und Doz. Dr. Hendrik Jan Ankersmit von der Abteilung für Herz- und Thoraxchirurgie des Wiener AKH einig – nicht zuletzt weil sie zusammen mit Pulmologen einen neuen Biomarker für die frühzeitige und zuverlässige Diagnose von COPD gefunden haben. Die Wiener Forscher konnten zeigen, dass bei COPD immunologische Prozesse ablaufen, wie man sie auch von Autoimmunerkrankungen kennt, weshalb sich die Frage stellt, ob die COPD eine Autoimmunerkrankung ist.

HSP 70: ein Hitzeschockprotein als Alarmglocke

COPD (chronic obstructive pulmonary disease) ist der Sammelbegriff für eine Reihe von Erkrankungen, die sich durch chronisch verlegte, entzündete Atemwege auszeichnen und zu denen etwa die chronisch obstruktive Bronchitis und das Lungenemphysem zählen. Typische Symptome von chronisch obstruktiven Atemwegs- oder Lungenerkrankungen sind Husten, Auswurf und Atemnot bei Belastung. Eine chronische Verlegung (Verstopfung) der Bronchien kann durch Rauchen, Luftschadstoffe wie etwa Schwefeldioxid, aber auch durch Infektionskrankheiten ausgelöst werden. Aber: Weder sind heute alle Ursachen bekannt, noch versteht man die Krankheitsmechanismen im Detail. Hinzu komme, so Prof. Dr. Rolf Ziesche von der Wiener Universitätsklinik für Pulmologie, dass die chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen einen extrem heterogenen Verlauf nehmen können: „Manche Patienten weisen eine sehr starke Inflammation auf, andere Patienten eine hohe Bakterienzahl an der Oberfläche, wieder andere eine geringere Bakterienzahl. Bei manchen Patienten versagt wiederum die körpereigene Abwehr gegen die Bakterien an der Oberfläche früher, bei anderen später und so weiter.“ Bei COPD versagen sowohl Mechanismen der angeborenen, unspezifischen (innate) als auch der erworbenen, spezifischen (adaptive) Immunität. Die entzündlichen Prozesse, die zu chronisch verlegten Atemwegen führen, sind jedenfalls sehr komplex, sagt Ziesche, so komplex, dass man auch die Mechanismen, welche die Progredienz steuern, nicht wirklich kennt und versteht. Aber solange die Mechanismen, die die Erkrankung auslösen und aufrecht erhalten, nicht bekannt sind, ist eine ursächliche Behandlung schwer möglich.

Symptombekämpfung ist viel zu wenig

Behandelt wird heute zum einen mit Anticholinergika, die die Wirkung von Acetylcholin (bewirkt die Kontraktion der Bronchien) unterdrücken, und zum anderen mit Substanzen, die das adrenerge System aktivieren und damit einer Erschlaffung der Bronchialmuskulatur entgegenwirken. Mit diesen Substanzen wird zwar die Lungenfunktion verbessert, „die dahinter stehende Erkrankung schreitet jedoch ungehindert fort“, erklärt Ziesche. Als unzureichend habe sich auch der Einsatz von entzündungshemmenden Medikamenten erwiesen. Neue therapeutische Ansätze kommen – wenngleich noch zu wenig genutzt – von der Chirurgie. Es gebe, so Klepetko, viele Patienten, „die im Rahmen ihrer COPD viele große Blasen in der Lunge entwickeln, wobei die Lungenstruktur völlig verloren geht. Da diese Blasen die Tendenz haben, sich zu überblähen und an Volumen zuzunehmen, verdrängen sie den noch funktionsfähigen Rest der Lunge. Diese Situation ist für eine chirurgische Intervention geradezu prädestiniert.“ Die operative Entfernung dieser Blasen gibt dem gesunden Lungengewebe wieder Raum und damit bessere mechanische Bewegungsmöglichkeit und Ausatmungskapazität.

Vielen COPD-Patienten könnte mit diesem Ansatz geholfen werden, allerdings wird er derzeit nicht in entsprechendem Maße genützt. Selbst in einem frühen Stadium, wenn sich noch keine Blasen in der Lunge gebildet haben, das Lungengewebe sich aber bereits zu verändern beginnt, könne man chirurgisch intervenieren, erklärt Klepetko. „Auch hier kann man mit der Entfernung oder Ausschaltung nicht funktionsfähiger Areale anderen Lungenteilen zu einer besseren Bewegung verhelfen. Beim rein chirurgischen Vorgehen resezieren wir selektiv diese Segmente. Ein weniger invasiver Ansatz ist die Implantation kleiner Ventile in den Bronchus über eine Bronchoskopie, wodurch angegriffene Segmente ausgeschaltet werden, ohne dass man den Brustkorb eröffnen muss.“ Neben dieser sich noch im Stadium der Entwicklung befindlichen Technik denke man, so Klepetko, an die Möglichkeit, „zwischen den überblähten Lungenarealen und dem Bronchialsystem mittels Laser kleine Kanäle zu schaffen, um die Ventilwirkung, die ja eine der Ursachen der Erkrankung ist, aufzuheben“.

Wäre man vor 20 Jahren schon so weit gewesen, wäre dem ersten Lungentransplantationspatienten mit einer dieser Methoden der schwere Eingriff erspart geblieben und eine nachhaltigere Besserung seines Gesundheitszustandes möglich gewesen. Anzustreben sei allerdings, dass es erst gar nicht soweit kommt – dass weder ein einfacher chirurgischer Eingriff noch eine Lungentransplantation erforderlich werden. Durch die neuen Erkenntnisse, dass es sich bei COPD möglicherweise um eine Autoimmunerkrankung – jedenfalls um eine entzündliche Erkrankung mit Beteiligung selbstaggressiver Immunzellen – handelt, könnte die Medizin auch der ursächlichen Behandlung von COPD näher kommen.

Die großen Unbekannten in der Pathogenese

Eine der bisher ungeklärten Fragen ist, warum manche Raucher eine COPD entwickeln, andere hingegen nicht. In einer Studie sind Forscher der Wiener Universitätsklinik für Pulmologie und der Abteilung für Herz- und Thoraxchirurgie genau dieser Frage nachgegangen. Sie verglichen immunologische Parameter bei Rauchern mit milder oder starker COPD und bei Rauchern ohne COPD. Als einer der Studienautoren meint Doz. Dr. Hendrik Jan Ankersmit: „Aus epidemiologischen Studien wissen wir, dass zum Beispiel von 100 Rauchern nur etwa 20 eine COPD entwickeln. Diese Patienten weisen im Serum und auch auf bestimmten T-Zellen spezifische Veränderungen auf.“ So finde man bei COPD-Patienten selbstaggressive T-Zellen, die auch für andere Autoimmunerkrankungen – etwa Lupus Erythematodes – typisch sind, sodass man davon ausgehen könne, „dass letztendlich die COPD wahrscheinlich eine Autoimmunerkrankung ist.“ Für Ankersmit stellt sich die Situation daher folgendermaßen dar: „Wenn Menschen, die die Neigung zur Entwicklung einer COPD haben, ihren Organismus durch Zigarettenrauch konstant mit Rauchinhaltsstoffen belasten, setzt sich durch diese Antigenbelastung ein für Autoimmunerkrankungen typischer Prozess in Gang, der zur Bildung autoaggressiver T-Zellen führt. Diese T-Lymphozyten sind schließlich für die Zerstörung des Lungengerüsts verantwortlich.“

Lungenfunktionsmessungen bei COPD nicht genug aussagekräftig

Darüber hinaus konnte das Team von Klepetko und Ankersmit zeigen, dass COPD-Patienten erhöhte Konzentrationen an Stressproteinen – sogenannten Hitzeschockproteinen – aufweisen. Eklatant erhöht waren vor allem die Hitzeschockproteine 27 und 70. Nun soll in einer weiterführenden Studie an 400 bis 600 Probanden untersucht werden, ob sich diese Proteine als zuverlässige COPD-Prognose-Indikatoren eignen. Hitzeschock- oder Stressproteine werden in vermehrtem Maße gebildet, wenn eine Zelle Hitze oder anderen belastenden Faktoren ausgesetzt ist, wenn sie also unter Stress steht. Wenn bei COPD vermehrt Hitzeschockproteine gebildet werden, wie die Wissenschaftler nachwiesen, könnte man diese auch als Parameter zur Diagnose einer obstruktiven Lungenerkrankung heranziehen. Sie könnten die heute übliche Lungenfunktionsmessung zur Diagnose einer COPD ablösen, denn Lungenfunktionsmessungen sind für die Diagnose einer COPD nicht der Weisheit letzter Schluss, sagt Ziesche. Eine Lungenfunktionsmessung gebe lediglich Informationen, ob bei einem Patienten die Entlüftung der Lunge gestört ist, nicht jedoch, ob eine chronisch obstruktive, entzündliche Lungenerkrankung vorliegt. Die Lungenfunktion nehme bei manchen Menschen auch allein mit dem Alter ab oder infolge von Feinstaubbelastung, ohne dass eine COPD vorliege. Die Hitzeschockproteine sind hingegen, den Untersuchungen von Klepetko/Ankersmit zufolge, schon bei milder COPD massiv erhöht.

Wenngleich das Wissen um die vermehrte Bildung von Hitzeschockproteinen noch keinen detaillierten Aufschluss über die im Rahmen einer COPD ablaufenden immunologischen Prozesse gibt, erhofft man sich durch diese neuen Erkenntnisse doch, den einer COPD zugrundeliegenden Mechanismen und damit auch einer ursächlichen Behandlung der COPD näher gekommen zu sein.

 

Die Originalarbeit „T cell senescene and contraction of T cell repertoire diversity in patients with chronic obstructive pulmonary disease“ von W. Klepetko, H. Jan Ankersmit et al ist in „Clinical and Experimental Immunology” (doi:10.1111/j.1365- 2249.2008.03835.x) nachzulesen.

Von Eveline Schütz, Ärzte Woche 20/2009

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