Bei einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) verliert die Lunge der Betroffenen 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, dass dies an dem Molekül Wnt5a liegen könnte. Ihre For­schungs­er­geb­nisse erschienen im Journal of Experimental Medicine.

Chronischer Husten ist meist das erste Anzeichen einer COPD. Im weiteren Verlauf kommen eine Verengung der Atemwege und oft ein Lungenemphysem hinzu. Das bezeichnet eine nicht umkehrbare Erweiterung und Schädigung der Lungenbläschen. „Der Körper ist nicht in der Lage, die zerstörten Strukturen wieder zu reparieren“, erklärt DZL-Wissenschaftlerin Dr. Dr. Melanie Königshoff, Leiterin der Abteilung Lungenreparatur und Regeneration (LRR) am Comprehensive Pneumology Center (CPC) des Helmholtz Zentrums München. Die Abteilung von Königshoff ist Teil des Deutschen Zentrums für Lungenforschung. Sie und ihr Team haben es sich zur Aufgabe gemacht, zu verstehen, wie es dazu kommt.

„In unserer aktuellen Arbeit konnten wir zeigen, dass sich bei einer COPD die Botenstoffe verändern, mit denen die Zellen der Lunge untereinander kommunizieren“, so Königshoff. Konkret stellten die Wissenschaftler fest, dass vermehrt das Molekül Wnt5a produziert wird und den für die Reparatur zuständigen klassischen (so genannten kanonischen) Wnt/beta-Catenin-Signalweg* stört.

Lungenepithel 225

Das Molekül Wnt5a ist verantwortlich dafür, dass bei COPD-Patienten Strukturen der Lunge (hier dargestellt das Lungenbläschen-Epithel in Grün und Immunzellen in Rot) nicht mehr heilen [Bild: Helmholtz Zentrum München]

„Unsere Arbeitshypothese war, dass die Balance zwischen verschiedenen Wnt-Botenstoffen im Rahmen einer COPD nicht mehr im Gleichgewicht ist“, so der Erstautor der Studie Dr. Hoeke Baarsma (DZL-Standort CPC-M). 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 durch einen gegen Wnt5a gerichteten Antikörper in zwei verschiedenen Versuchsmodellen 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. Das ist ein gänzlich neuer Mechanismus im Zusammenhang mit COPD und könnte zu neuen therapeutischen Ansätzen führen, die dringend zur Behandlung benötigt würden“, ordnet Studienleiterin Königshoff die Ergebnisse ein.

 

Weitere Informationen / Quellen:

* 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 kanonischen (klassischen) 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.

Original-Publikation:
Baarsma, HA et al. Non-canonical WNT-5A signaling impairs 1 endogenous lung repair in COPD. Journal of Experimental Medicine 2016. doi: 10.1084/jem.20160675

zur Pressemitteilung des Helmholtz Zentrums München

Fachliche Ansprechpartnerin:
Dr. Dr. Melanie Königshoff Helmholtz Zentrum München
- Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)
Comprehensive Pneumology Center Max-Lebsche-Platz 31
81377 München
Tel. +49 89 3187 4668
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