Entzündungen durch vorzeitige Zellalterung

15. Mai 2015

Bei Lungenemphysem und Lungenfibrose finden vermehrt Entzündungsprozesse in der Lunge statt. Amerikanische Forscher haben jetzt einen Grund dafür gefunden: Die Telomere der Lungen-Stammzellen altern zu schnell.

Lungen-Stammzellen (grün) einer gesunden Lunge (li) und einer Lunge mit Telomer-Dysfunktion (re). (Bild: M. Armanios)

Lungen-Stammzellen (grün) einer gesunden Lunge (li) und einer Lunge mit Telomer-Dysfunktion (re). (Bild: M. Armanios)

Telomere sitzen wie Schutzkappen auf den Enden der Chromosomen und helfen mit, dass bei der Erneuerung des Gewebes durch Zellteilung nichts schief geht. Mit zunehmendem Alter verkürzen sich diese Kappen und ihre Schutzfunktion nimmt ab. Es gibt aber auch genetische Mutationen, die diesen Effekt beschleunigen. Seit kurzem weiß man, dass dies auch bei manchen Menschen mit idiopathischen Lungenerkrankungen der Fall ist. 

Das ist kein Zufall, der fehlende Schutz der Lungen-Stammzellen wirkt sich unmittelbar auf die Entwicklung einer Erkrankung aus. Das fanden Mary Armanios von der John Hopkins University und ihre Kollegen mithilfe von Versuchen an isolierten Stammzellen und Mäusen heraus. „Wenn Stammzellen zum Beispiel im Knochenmark zu kurze Telomere haben, sterben sie einfach“, erklärt Armanios. Im Lungengewebe sei dies anders, hier bleiben die gealterten Stammzellen am Leben. Sie seien aber nicht mehr in der Lage, sich richtig zu teilen und so das Lungenepithel zu erneuern. Stattdessen produzierten sie Botenstoffe, die das Immunsystem aktivieren und so die Entzündung auslösen.

Ihre Entdeckung hat nach Meinung der Forscher vor allem Bedeutung für eine mögliche Therapie für Patienten mit genetisch bedingtem Telomer-Defekt. Zwar gäbe es bisher noch keine Möglichkeit die Telomer-Verkürzung zu verhindern, so Armanios, aber jetzt wisse man, in welche Richtung man weiterforschen müsse. 

Empfindlich auf Medikamente
Die vorzeitige Stammzellalterung hat noch andere Folgen: Versuchstiere mit dem Defekt sind etwa extrem empfindlich gegenüber bestimmten Krebsmedikamenten wie Bleomycin oder Busulfan. Die Substanzen töten die Zellen ab, die das Innere der Lunge auskleiden. Sind die Telomere der Stammzellen defekt, werden diese Schäden nicht wieder ausgeglichen – die Tiere sterben innerhalb kurzer Zeit. „Das könnte erklären, warum manche Menschen, die eigentlich kein Anzeichen einer Lungenerkrankung zeigen, nach einer Infektion oder bestimmten Medikamenten Atemversagen entwickeln“, so die Wissenschaftlerin. 

Bei rund 15 Prozent der Patienten mit familiärer Vorbelastung von Lungenfibrose und bei drei Prozent von spontan auftretender idiopathischer Lungenfibrose lassen sich solche genetischen Defekte an den Telomeren nachweisen. Auch bei Menschen mit COPD und Asthma besteht ein Zusammenhang zu vorzeitiger Zellalterung des Lungenepithels. Als Nächstes wollen die Wissenschaftler untersuchen, inwiefern sich Zigarettenrauch auf Betroffene mit Telomer-Defekt auswirkt. 

Quellen: 

Jonathan K. Alder et al.: Telomere dysfunction causes alveolar stem cell failure; PNAS vol. 112 no. 16; 5099–5104, doi: 10.1073/pnas.1504780112 (Letzter Abruf: 11.5.2015)

 

Johns Hopkins Medicine: Premature Aging of Stem Cell Telomeres, Not Inflammation, Linked to Emphysema. – Pressemitteilung vom 30. März 2015

 


Weiterführende Informationen:
Genetische Ursachen der Lungenfibrose
Chromosomenenden bei COPD- und Asthmapatienten verkürzt
Behr et al.: S2K-Leitlinie zur Diagnostik und Therapie der idiopathischen Lungenfibrose. Stand 01/2013 (Letzter Abruf: 11.5.2015)

 


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