Wie sich die Lunge gegen Viren wehrt

Bei einer schweren Grippeinfektion mit Influenza Viren leiden Patienten h?ufig unter Atemnot. Denn das Virus sch?digt das Lungengewebe, sodass beim Atmen weniger Sauerstoff aus der Luft in den K?rper gelangt. In schweren F?llen kann das zum Tod f¨¹hren. Wie das angeborene Immunsystem die Lungenfunktion bei Virusinfektionen aufrecht erh?lt, haben nun Forscher um Manfred Kopf vom Institut f¨¹r Molekulare Gesundheitswissenschaften der ETH Z¨¹rich an M?usen untersucht. Eine entscheidende Rolle spielt dabei ein bestimmter Typ von Immunzellen, die sogenannten alveol?ren Makrophagen. ?Sie sind absolut ¨¹berlebenswichtig?, sagt Manfred Kopf. Im Experiment infizierten die Forscher M?use mit dem Grippevirus vom Typ H1N1. W?hrend normale M?use die Infektion ¨¹berlebten, starben gentechnisch ver?nderte Tiere, denen die alveol?ren Makrophagen fehlten. Der Grund: Ihre Lungenfunktion war so stark eingeschr?nkt, dass sie nicht mehr genug Sauerstoff bekamen.

Alveol?re Makrophagen sind spezialisierte Fresszellen, die in den Lungenbl?schen sitzen. Hierher k?nnen Krankheitserreger gelangen, die mit der Luft eingeatmet werden. Sie verfangen sich im Schleim, der die Oberfl?che der Lungenbl?schen bedeckt. Bisher ging man davon aus, dass die alveol?ren Makrophagen vor allem vor Bakterien und Pilzen sch¨¹tzen, indem sie diese zusammen mit dem Schleim auffressen. ?Dass sie den Organismus jedoch vor den lebensbedrohlichen Komplikationen einer Grippeinfektion bewahren, ist neu?, sagt Kopf.

Zellul?re Staubsauger

Das tun die Makrophagen allerdings auf indirekte Weise: Sie bek?mpfen nicht das Virus selbst, sondern beseitigen Tr¨¹mmer von Zellen, die durch das Virus zerst?rt wurden. ?Sie funktionieren wie ein Art Staubsauger, indem sie die Lunge von Schmutz befreien?, so der Immunologe. Fehlen die Fresszellen, verstopfen Zelltr¨¹mmer und Schleim die Lungenbl?schen und behindern die Atmung. Das liess sich im Experiment anhand von Mikroskopaufnahmen der Lunge sowie von Sauerstoffmessungen im Blut nachweisen. Die Ergebnisse ihrer Studie haben die ETH-Forscher im April diesen Jahres in der Zeitschrift PLOS Pathogens ver?ffentlicht.

In einer nachfolgenden Studie, welche soeben in der Zeitschrift ?Nature Immunology? erschienen ist, untersuchten Kopf und sein Team, wie die alveol?ren Makrophagen ¨¹berhaupt entstehen. Bisher glaubte man, dass sie wie alle anderen Zellen des Immunsystems aus Stammzellen im Knochenmark gebildet werden und von dort ¨¹ber das Blut im Laufe des Lebens in die Lungenbl?schen einwandern. Die ETH-Forscher konnten nun an M?use-Embryonen nachweisen, dass diese Annahme falsch ist. ?Die Vorl?ufer der alveol?ren Makrophagen wandern bereits kurz vor der Geburt aus der Leber in die Lunge, wo sie nach der Geburt zu funktionst¨¹chtigen Fresszellen ausreifen ?, sagt Manfred Kopf. Die ausgewachsenen Zellen k?nnen sich dann in der Lunge w?hrend des ganzen Lebens selbst erneuern.

Ansatzpunkt zur Behandlung von Grippe

Welche Molek¨¹le f¨¹r diesen Reifeprozess notwendig sind, konnten die Forscher ebenfalls entschl¨¹sseln. Fr¨¹here Studien anderer Forschungsgruppen hatten bereits Hinweise darauf gegeben, dass der Wachstumsfaktor GM-CSF eine wichtige Rolle spielt. Dieser wird von den Epithelzellen in den Lungenbl?schen gebildet und wirkt als Botenstoff, der an die Makrophagen bindet und in ihnen ein Signalmolek¨¹l mit dem Namen PPARgamma aktiviert, welches hunderte von anderen Genen steuert. ?Das war eine ?berraschung?, sagt Kopf. Denn PPARgamma war bisher haupts?chlich daf¨¹r bekannt, den Stoffwechsel von Fettzellen und die Empfindlichkeit gegen¨¹ber Insulin zu regulieren. Bestimmte Medikamente gegen Altersdiabetes, so genannte Thiazolidindione, setzen an diesem Molek¨¹l an.

Diese liessen sich m?glicherweise zuk¨¹nftig auch zur Behandlung von Grippe nutzen, hofft der Forscher. Denn durch die Aktivierung von PPARgamma k?nne die Reifung von alveol?ren Makrophagen unterst¨¹tzt und so das Immunsystem gest?rkt werden. ?Das k?nnte die Lungenfunktion von Patienten verbessern und ihnen helfen, die Krankheit zu ¨¹berwinden?, sagt Kopf. Das sei aber noch Spekulation, da bisher keine Studien dazu mit Menschen durchgef¨¹hrt wurden.