München – Husten, Bronchitis und Atembeschwerden – das sind die typischen Anzeichen der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD). Raucher sind besonders häufig von der Krankheit betroffen. Weltweit versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler herauszufinden, wie COPD entsteht und an welchen biologischen Stellschrauben sie sich aufhalten lässt.

Ein Ansatz ist die natürliche Selbstheilung der Lunge, die bei COPD nicht mehr stattfindet. "In gesunden Patienten sorgt der sogenannte Wnt/Beta-Catenin Signalweg für die natürliche Selbsterhaltung Lunge. Warum er im Falle einer COPD blockiert wird, war bisher unklar", erklärt Melanie Königshoff, Leiterin der Abteilung Lungenreparatur und Regeneration (LRR) des Comprehensive Pneumology Centers (CPC) am Helmholtz Zentrum München. Dieser Frage gingen sie und ihr Team nach und fanden nun heraus, dass das Molekül Frizzled-4 dabei eine wichtige Rolle spielt.

"Frizzled-4 ist ein sogenannter Rezeptor und sitzt auf der Oberfläche von Lungenzellen, wo er deren Selbsterneuerung über Wnt/Beta-Catenin steuert", sagt Erstautorin Wioletta Skronska-Wasek. "Werden die Zellen aber Zigarettenrauch ausgesetzt, verschwindet Frizzled-4 von der Oberfläche und das Zellwachstum kommt zum Erliegen."

Reaktivierung des Signalwegs in Zellkultur erfolgreich

Ausgangspunkt der aktuellen Studie waren Beobachtungen, wonach Frizzled-4 im Lungengewebe von COPD Patienten und im Speziellen von Rauchern deutlich seltener vorkam als bei Nicht-Rauchern. "Im nächsten Schritt konnten wir in Zellkultur und im Modellsystem nachweisen, dass Zigarettenrauch sowie die pharmakologische Blockade von Frizzled-4 in Lungenzellen zu einer reduzierten Wnt/Beta-Catenin Aktivität führte und so zu weniger Wundheilungs- und Reparaturkapazitäten", erklärt Ali Önder Yildirim, Gruppenleiter am Institut für Lungenbiologie des CPC. Zudem stellten die Forscher fest, dass ohne den Rezeptor bestimmte Proteine wie Elastin, Fibulin und IGF1 verloren gingen, die wichtig für die Elastizität der Lunge sind.

Um ihre Ergebnisse im Umkehrschluss zu überprüfen, steigerten die Froscher in einem Zellkulturversuch künstlich die Produktion von Frizzled-4. Dadurch ließ sich der blockierte Signalweg reaktivieren und die vorher verminderten Proteine wurden wieder produziert.

"Die Aktivierung des Rezeptors kann zu einer Wiederherstellung des Wnt/Beta-Catenin Signalwegs und damit zur Reparatur in der Lunge führen", so Melanie Königshoff. Das sei ein guter Ansatzpunkt für künftige Therapien bei COPD. (red, 2.3.2017)