Was macht die Asthma-Forschung?
Neue Forschungserkenntnisse verändern und verbessern das Verständnis chronischer Atemwegserkrankungen wie Asthma bronchiale stetig.
Wissenschaftliche Beratung:
Prof. Dr. Erika von Mutius, Helmholtz Munich, Klinikum der Universität München
Dr. med. Nicole Maison, Helmholtz Munich, Klinikum der Universität München
Neue Forschungserkenntnisse verändern und verbessern das Verständnis chronischer Atemwegserkrankungen wie Asthma bronchiale stetig.
Wissenschaftliche Beratung:
Prof. Dr. Erika von Mutius, Helmholtz Munich, Klinikum der Universität München
Dr. med. Nicole Maison, Helmholtz Munich, Klinikum der Universität München
Video: Welche Forschungsansätze zu Asthma gibt es?
Interview mit Prof. Klaus Rabe
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Wichtige Fragestellungen der Asthma-Forschung
Wissenschaftler:innen erforschen weltweit in multidisziplinären Teams aus Medizin, Biologie und Chemie die Ursachen, Biomarker und Behandlungsmöglichkeiten von Asthma bronchiale.
Dabei stehen besonders folgende Fragen im Fokus:
- Wie entstehen die Veränderungen in den Atemwegen?
- Welche molekularen Mechanismen führen zu den verschiedenen Asthma-Formen?
- Welche Rolle spielt die Vererbung bei der Entstehung von Asthma, und wann und auf wie wirken sich bestimmte Umwelteinflüsse aus?
- Wie können Menschen mit erhöhtem Asthma-Risiko frühzeitig erkannt werden und was können sie vorbeugend tun?
- Welche Rolle spielen akute Verschlechterungen, sogenannte Exazerbationen für den Krankheitsverlauf?
- Warum wird Asthma chronisch und sind diese Prozesse umkehrbar?
- Wie können neue Asthma-Therapien entwickelt werden und wer profitiert von welcher Behandlung?
Kindliches Asthmarisiko schon vor der Geburt beeinflussen?
Verschiedene Studien beschreiben eine Reihe von Faktoren, die das kindliche Asthma-Risiko bereits vor der Geburt beeinflussen. Als schützend diskutiert werden beispielsweise
- Stallkontakt und
- mediterrane Kost bei werdenden Müttern.
Rauchen in der Schwangerschaft erhöht hingegen die Wahrscheinlichkeit, dass das Kind an Asthma erkrankt.
Die Mechanismen der frühen Prägung werden unter anderem am Versuchsmodell untersucht. Im Fokus stehen sowohl der Einfluss von Umweltfaktoren auf die sogenannte Epigenetik als auch der gezielte Einsatz von günstigen Umweltfaktoren, um frühe Fehlprogrammierungen zu verhindern oder zu korrigieren. So soll allergisches Asthma hinauszögert oder gar dauerhaft unterbunden werden (Primäre Prävention).
Studien deuten darauf hin, dass der mütterliche Immunstatus vor der Geburt über epigenetische Veränderungen
- das Immunsystem,
- die spätere bakterielle Besiedelung der Atemwege und
- das Asthma-Risiko eines Kindes
prägt.
Analytische Suche nach Asthma-Genen
Relevante Genveränderungen zu identifizieren, erscheint angesichts der schieren Größe des menschlichen Genoms (ca. drei Milliarden Basenpaare) als sprichwörtliche Suche nach der Nadel im Heuhaufen. Glücklicherweise gibt es heute Techniken, mit denen sich die DNA relativ schnell durchsuchen und analysieren lässt. Besonders aufschlussreich ist dabei der Vergleich mit dem Erbgut von gesunden Menschen.
Forschende konnten in groß angelegten Studien bereits bestimmte Genvarianten ausmachen, die das Asthma-Risiko erhöhen.
Video: Asthma früher erkennen und vorbeugen
mit PD Dr. Constanze Jakwerth
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Transkript: 2025 Erblicher Risikofaktor entdeckt Asthma früher erkennen und vorbeugen
Asthma bei Kindern entsteht häufig dort, wo das Immunsystem zuerst mit der Umwelt in Kontakt kommt, nämlich an der Nasenschleimhaut.
Wenn diese Barriere gestört ist, können selbst harmlose Virusinfektionen, die zum Beispiel durch Schnupfenviren ausgelöst werden, eine Entzündung bewirken, die sich festsetzt und Asthma begünstigt. Bei manchen Kindern ist diese Schutzfunktion genetisch beeinträchtigt.
Das heißt, sie haben von ihren Eltern einen Risikofaktor vererbt bekommen.
Ein zentraler Risikofaktor ist eine Veränderung im sogenannten 17 q 21 Genbereich.
Diese beeinflusst gezielt, wie Zellen in der Schleimhaut auf Virusinfektionen reagieren und schwächt dadurch die frühe Immunabwehr.
Das eröffnet neue Möglichkeiten: Es wird verstärkt nun daran geforscht, wie diese Kinder mit erhöhtem Risiko in Zukunft zum einen früh erkannt werden, aber auch ganz gezielt behandelt werden können -
sogar noch bevor sich die Krankheit im Schulalter entwickelt. Das ist ein sehr wichtiger Schritt hin zu einer Medizin, die früher ansetzt und besser auf das einzelne Kind zugeschnitten ist.
Genaue Funktionen von Risikogenen entschlüsseln
Im nächsten Schritt geht es darum, die genaue funktionelle Bedeutung der Risikogene zu identifizieren. Besonderes Interesse gilt dabei den Bereichen des Erbguts, die einen Einfluss auf das Immunsystem haben. Schließlich ist die körpereigene Abwehr mit den verschiedenen Typen von Immunzellen und Botenstoffen bei der Entstehung von Asthma von zentraler Bedeutung.
Forschende haben Hinweise gefunden, dass bei Asthma nicht nur ein Problem von zu vielen TH2-Zellen vorliegt, sondern eine Dysfunktion der sogenannten regulatorischen T-Zellen. In diesem Bereich wird weiterhin geforscht.
Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass die Ausprägung bestimmter Genvarianten auch beeinflussen kann, wie gut Patient:innen auf bestimmte Asthma-Therapien (wie SABA oder Cortison-Spray) ansprechen. Diese Erkenntnis könnte eine Basis einer personalisierten Asthma-Medizin darstellen.
Hygiene-Hypothese: Mikroben als Schutz vor Asthma?
Die „Hygienehypothese“ oder auch „Bauernhofhypothese“, mit der sich Forschende seit einigen Jahren intensiv beschäftigen, besagt vereinfacht ausgedrückt, dass Kontakt mit speziellen Mikroorganismen, wie Bakterien oder Pilzen, das Risiko für Asthma und Allergien verringern kann.
Die Idee des „Bauernhofeffekts“ entwickelte sich, da epidemiologische Untersuchungen zeigen, dass Kinder, die auf einem bewirtschafteten Bauernhof aufwachsen, seltener von Allergien betroffen sind als Kinder die zwar auf dem Land, jedoch nicht auf einem Bauernhof groß werden.
Mittlerweile vermutet man, dass der Effekt durch eine größere Vielfalt an Mikroorganismen entsteht. Eine mögliche Erklärung ist, dass (größtenteils harmlose) Umweltmikroben das reifende Immunsystem prägen, und so ein Schutz vor allergischen Erkrankungen aufgebaut wird.
Wissenschaftler:innen des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL) fanden heraus, dass der Kontakt mit dem Bakterium Acinetobacter lwoffii das Immunsystem anregen und vor Erkrankungen wie Asthma schützen kann – zumindest im Mausmodell. Gleichzeitig prägen die Bakterien und anderen Mikroben in der Umwelt auch das Mikrobiom des menschlichen Körpers – also die Zusammensetzung der kleinsten Organismen, die etwa im Darm, auf der Haut und auch in den Atemwegen leben.
Mikrobiom in Darm und Atemwegen beeinflussen Asthma
Inzwischen ist bekannt, dass die mikrobielle Besiedelung sowohl der Atemwege als auch des Darms eng damit zusammenhängt, ob und in welcher Ausprägung sich Asthma entwickelt. Die ansässigen Mikroben interagieren direkt und über verschiedene Botenstoffe mit dem menschlichen Immunsystem. Sie nehmen auch Einfluss auf die Toleranz gegenüber bestimmten Reizen und Allergenen.
Noch ist das Mikrobiom mit all seinen Funktionen und Wechselwirkungen in Bezug auf Asthma bronchiale und andere Erkrankungen nur unvollständig erforscht. Langfristig hoffen die Forschenden anhand dieser Ergebnisse, Therapieansätze zu entwickeln, mit denen man sich vor Asthma schützen oder eine bestehende Erkrankung lindern kann.
>> Mehr zum Mikrobiom bei Asthma
Mehr zu Allergien finden Sie beim Allergieinformationsdienst von Helmholtz Munich.
Welchen Einfluss haben Luftschadstoffe?
Die Wissenschaft ist sich uneinig darüber, welche Bedeutung die Luftverschmutzung durch Verkehr und Industrie für die Entwicklung von Asthma hat.
Allerdings zeichnet sich ab, dass gerade die verkehrsbedingte Schadstoffbelastung
- die Atemwegssymptome bei Menschen mit Asthma verstärkt,
- die Lungenfunktion verschlechtert und
- die Sensibilisierung gegenüber Allergenen fördert.
Beschwerdefrei heißt nicht entzündungsfrei – Airway remodeling
Der typische Krankheitsverlauf von Asthma ist durch wiederkehrende Asthmaanfälle gekennzeichnet, dazwischen können die Betroffenen vollkommen beschwerdefrei sein.
Umbauprozesse in der Lunge
Die Atemwege leiden unbemerkt weiter und drohen dauerhaft Schaden zu nehmen. Durch die chronische Entzündung kann es zu einem strukturellen Umbau des Lungengewebes kommen, der als "Airway Remodeling" bezeichnet wird:
- Die Bronchialwände verdicken durch verstärktes Wachstum von Muskelzellen, Bindegewebe und Blutgefäßen und
- es bilden sich mehr schleimproduzierende Drüsenzellen.
Das Airway Remodeling kann zu einer nicht umkehrbaren Verengung der Atemwege und bleibenden Beeinträchtigungen der Lungenfunktion führen. Die dahinterstehenden Prozesse liegen noch weitgehend im Dunkeln. Forschende setzten daher auch einen Schwerpunkt auf die Mechanismen des Airway Remodelings in der Hoffnung, daraus neue Therapiemöglichkeiten ableiten zu können.
Antikörper gegen die Entzündung
Seit einiger Zeit gibt es in der Asthma-Therapie die Möglichkeit, direkt in die sogenannte TH2-Entzündungskaskade einzugreifen: Die überschießende Entzündungsreaktion lässt sich unterdrücken, indem einzelne Entzündungsbotenstoffe (Zytokine) und deren Rezeptoren blockiert werden.
Aktuell sind in Europa sechs monoklonale Antikörper (Biologika) für die Asthma-Behandlung zugelassenen. Weitere befinden sich in vorklinischen und klinischen Studien.
Forschende suchen außerdem nach Möglichkeiten vorherzusagen, welche der verfügbaren Wirkstoffe bei bestimmten biochemischen Markern besonders effektiv sind und ob gegebenenfalls Kombinationen verschiedener Biologika sinnvoll sind.
Video: Entzündungen bei Lungenerkrankungen: Das sollten Sie wissen
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Transkript: Entzündungen bei Lungenerkrankungen: Das sollten Sie wissen
Eine gesunde Lunge versorgt den Menschen mit Sauerstoff und transportiert Kohlendioxid ab. Dieser Gasaustausch ist lebenswichtig und bedarf einer riesigen Lungenoberfläche: Beim Erwachsenen erreicht sie die Größe eines Tennisplatzes. Doch die Atmung ist störanfällig. So gelangen neben Sauerstoff und anderen Gasen auch Krankheitserreger und kleine Partikel wie Pollen oder Feinstaub in die Lunge. Die Schleimhaut der Atemwege hält das Atmungsorgan sauber und befördert eingeatmete Partikel wieder hinaus. Am Ende der Atemwege, im Bereich des Gasaustauschs, würde dieser Schleim jedoch stören. Daher ist die Lungenoberfläche dort ungeschützt. Funktioniert die Beseitigung von eingeatmeten Erregern nicht schnell genug, kann es zu einer Infektion kommen und die Atemwege können sich entzünden. Sind die Bronchen entzündet, schwillt die Schleimhaut an und verengt sie. Außerdem entsteht mehr zäher Schleim, der die Atemwege verstopft. Es gibt akute Entzündungen, die wieder abklingen, und chronische Entzündungen, die dauerhaft auftreten. Akute Entzündungen können vorübergehende Erkrankungen wie eine Bronchitis oder Lungenentzündung verursachen. Sie können aber auch eine schon bestehende Lungenerkrankung verschlimmern, zum Beispiel COPD oder Asthma. Sind die Bronchien chronisch - also dauerhaft - entzündet, kann dies der Auslöser einer ganzen Reihe von chronischen Lungenerkrankungen sein, zum Beispiel von Asthma. Das Wissen um die Bedeutung von Entzündungen hilft Forschenden, neue Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln. Entzündungen sind Abwehrreaktion des Immunsystems gegen schädliche Einflüsse. Viele verschiedene Zelltypen und Botenstoffe wirken hier zusammen. Welche genau, unterscheidet sich, je nachdem ob Bakterien, Viren oder andere Partikel bekämpft werden. Ein Zelltyp, der eine Rolle spielen kann, sind spezielle weiße Blutkörperchen: die T-Helferzellen. Es gibt verschiedene Arten von T-Helferzellen, zum Beispiel die TH1- und TH2-Zellen. Sie befinden sich normalerweise in einem Gleichgewicht. Manchmal gewinnen jedoch die TH2-Zellen die Oberhand. Dann entsteht eine sogenannte Typ 2-Entzündung. Daran kann die Behandlung ansetzen. Es gibt verschiedene Medikamentengruppen zur Behandlung von Lungenerkrankungen, zum Beispiel bronchienerweiternde Medikamente oder antientzündliche Mittel. Inzwischen gibt es sogar Wirkstoffe, die gezielt die Typ 2-Entzündung bekämpfen: bestimmte Biologika oder monoklonale Antikörper. Forschende arbeiten mit Hochdruck daran, für immer mehr Lungenerkrankungen diese neuartigen Antikörper zu entwickeln und zu erproben.
Quellen
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Letzte Aktualisierung: 07.05.2024
