Forschung am CPC-M - COPD – bald Volkskrankheit?

Forschung am CPC-M

COPD – bald Volkskrankheit?

Schweren Verlauf bei COPD stoppen – ist ein Wirkstoff gegen Pilzinfektionen die Lösung?

Was ist COPD?

COPD (Chronisch obstruktive Lungenerkrankung) ist Schätzungen zufolge die dritthäufigste Todesursache weltweit. Sie entsteht, wenn Menschen über lange Zeit schädlichen Umweltgasen oder Partikeln ausgesetzt sind, z.B. durch Schadstoffe in der Luft, meist aber durch Zigarettenrauch. Umgangssprachlich wird diese Lungenkrankheit deswegen auch Raucherlunge genannt. COPD Symptome sind chronische Bronchitis, Husten und Atemnot. Die Erkrankung geht meist einher mit einem Lungenemphysem, bei dem die Lungenbläschen zerstört und überdehnt werden. Der Patient bekommt dadurch Atemnot. COPD kann nicht geheilt werden, lediglich die Symptome können gelindert bzw. der Verlauf der Krankheit kann verlangsamt werden. Je nach Schweregrad und Einschränkung der Lungenfunktion wird die Krankheit in folgende Stadien eingeteilt: GOLD 1 (leicht), GOLD 2 (mittel), GOLD 3 (schwer), GOLD 4 (sehr schwer).

Grafische Darstellung Lungenbläschen mit COPD - © Angelika Kramer Grafikdesign
Lungenbläschen mit COPD, Grafik

Nach der COPD Diagnose – warum verläuft die Krankheit so schwer?

Bei COPD-Patienten der schwerwiegenderen GOLD Stufen 3 und 4 beobachten wir ein erhöhtes Aufkommen von B-Zellen (Lymphozyten). Die B-Zellen liegen dabei in einer speziellen Struktur vor, als Lymphfollikel. Sie vor allem sorgen für den extrem schlechten Verlauf der COPD, weil sie die Bildung von Lungenemphysemen befördern. Diese Lymphfollikel gilt es zu zerstören, um ein weiteres Fortschreiten der Krankheit zu verhindern.

Was könnte die Bildung der Lungenemphyseme stoppen?

Was wir herausgefunden haben: Das zentrale Element bei der Bildung von Lymphfollikeln aus B-Zellen in den Epithelzellen der Atemwege ist der Cholesterol-Stoffwechsel der Zellen. Im Mausversuch hatte sich dann gezeigt, dass tatsächlich jene Mäuse keine Lymphfollikel ausbilden, deren Cholesterol-Stoffwechsel genetisch vollständig blockiert ist. Die nächste Frage war also: Wie kommen wir zu einem Therapeutikum, dass genau diese Funktion hat – den Cholesterol-Stoffwechsel blockieren?

iBALT Lymphfollikel

Lungengewebe mit Lymphfollikel - © Helmholtz-Zentrum München

Wir entdeckten Clotrimazol, einen Wirkstoff, der aus der Behandlung von Pilzinfektionen bekannt ist und dessen Patent, bezogen auf diesen Wirkmechanismus, abgelaufen ist. Wiederum in Mausversuchen haben wir dann gesehen, dass exakt dieser Wirkstoff in den Epithelzellen den Cholesterol-Stoffwechsel inhibiert, also blockiert. Es werden keine Lymphfollikel gebildet, ein Fortschreiten der Krankheit, z.B. von Stufe 2 zu 3 oder 4, könnte verhindert werden.

Weitere Fragen bzw. Forschungsansätze für eine verbesserte COPD-Therapie:

  • Welcher Wirkstoff aus der Gruppe der Azole wirkt als bester Inhibitor, welcher blockiert den Cholesterol-Stoffwechsel am genauesten? Das werden wir im nächsten Schritt untersuchen.
  • Außerdem möchten wir den besten Weg finden, wie wir den Wirkstoff an seine Wirkungsstätte bringen: die Epithelzellen der Lunge. Mit dem tierversuchsfreien ALICE-Cloud Testsystem untersuchen wir unterschiedliche Wege inhalativer Therapien. Dieses am CPC-M von Dr. Otmar Schmid und seinem Team entwickelte Zellsystem ahmt die Luft-Flüssigkeitsbedingungen im Lungengewebe nach. ALICE-CLOUD ermöglicht es also, Wirkstoffe für Inhalationstherapien unter realistischen, physiologischen Bedingungen im Labor zu testen – aber eben nicht am lebenden Organismus.
  • Nicht zuletzt haben wir eine große Hoffnung: Dass das Therapeutikum, der Wirkstoff als „Schlüsselwirkung“ bei weiteren Lungenkrankheiten eingesetzt werden kann – denn die schädigende Struktur der Lymphfollikel spielt auch bei anderen Lungenerkrankungen wie Lungenkrebs oder Lungenfibrose eine Rolle. 

Gruppenleiter

Dr. Ali Önder Yildirim
oender.yildirim(at)helmholtz-muenchen.de

+49 89 3187 - 4037

Comprehensive Pneumology Center (CPC-M)
Helmholtz Zentrum München
Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH)
Ingolstädter Landstr. 1

85764 Neuherberg

Teammitglieder

Dr. Ali Önder Yildirim, Projektleiter
Christine Hollauer, Technische Assistentin
Carolina Ballester-Lopez, Doktorandin
Gizem Günes, Doktorandin
Sarah Schulte-Döinghaus, Masterstudentin
Carmela Morrone, Doktorandin
Maximilian Pankla, Technischer Assistent
Dr. Thomas Conlon, Postdoktorand
Dr. Heng Shou Liu, Postdoktorand
Dr. Barkha Srivastava, Postdoktorandin
Verena Haefner, Doktorandin

Aktuelle Publikationen:

Jia J et al., EMBO Mol Med., 2018:

Cholesterol metabolism promotes B-cell positioning during immune pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease

Artikel über das Projekt im Newsletter des Bundesministeriums für Bildung und Forschung - 09/2018:

COPD – tödliche Entzündung der Lunge verhindern

 

 

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