Neuer Forschungsansatz
Zerstörerische Sauerstoffverbindungen im Blut
Wissenschaftler des "Exzellenzcluster Entzündungsforschung" haben Details jenes Mechanismus aufgeklärt, der bei Entzündungsreaktionen reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS - reactive oxygen species) im Blut durch das Enzym NADPH-Oxidase aktiviert. "Dies verspricht neue Ansätze in der Entzündungs- und Krebsforschung", informiert die Universität Kiel in einer im Folgenden in Auszügen dokumentierten Mitteilung.
Die Überproduktion von reaktiven Sauerstoff-Molekülen führt zu oxidativem Stress, verbrennen sie mit DNA, Lipiden und Proteinen die Grundbausteine der Zellen. "Oxidativen Stress verstehen wir als äußerst negativen Faktor", sagt "Exzellenzcluster"-Forscher Stefan Schütze. Die Reaktion der reaktiven Sauerstoffmoleküle mit der Erbsubstanz DNA sei mit der Entstehung von Krebs wie auch Gefäßverkalkungen, der Arteriosklerose, in Verbindung zu bringen.
ROS entstehen als unvermeidliches Nebenprodukt der Atmungskette während der Energiegewinnung in den "Kraftwerken" der Zellen. Besonders viele dieser Mitochondrien finden sich in Zellen mit hohem Energieverbrauch wie Muskel-, Nerven- und Sinneszellen. Eine defekte Mitochondrienfunktion mit stetiger Freisetzung von ROS wird als treibender Motor für degenerative Prozesse und der Zellalterung angesehen, somit für die Entstehung von Krankheiten. Die Fähigkeit zur Bildung von ROS hat jedoch nicht nur schädigende Wirkungen für unseren Organismus. Bei Infektionen mit mikrobiellen Erregern haben sie sogar die wichtige Funktion, die mikrobiellen Eindringlinge zu zerstören und so die Immunabwehr zu unterstützen. Die Bedeutung der ROS-Bildung für die immunologische Abwehr wird am Beispiel der seltenen Erbkrankheit Granulomatose besonders deutlich: Bei dieser Krankheit ist die Funktion der Granulozyten und Makrophagen gestört. Die weißen Blutkörperchen können ihren Beitrag zur Immunabwehr nicht erfüllen. Krankheitserreger wie Bakterien und Pilze breiten sich ohne ständige medikamentöse Behandlung daher weitgehend ungehindert im Körper der Betroffenen aus. Bei der chronischen Granulomatose ist das Enzym NADPH-Oxidase als Hauptproduzent von ROS defekt und die Patienten leiden an einer erheblichen Abwehrschwäche bei mikrobiellen Infektionen, da sie zu wenig ROS dafür bilden.
ROS sind so bei der Abwehr von mikrobiellen Erregern wichtig, allerdings unter Umständen zu einem hohen Preis: Durch die exzessive ROS-Produktion von Immunzellen werden nicht nur die Erreger eliminiert. "Eine Folge sind zum Beispiel unvermeidbare Entzündungen", sagt Forscher Schütze, "und oft sind diese Entzündungsreaktionen unseres eigenen Immunsystems gefährlicher als die toxischen Eigenschaften des Erregers selbst." Als bestimmende Faktoren für die Symptomatik und den Krankheitsverlauf seien sie wichtig für Therapieansätze.
Denn der Weg, wie es zur Bildung von ROS nach Aktivierung von Immunzellen durch den Botenstoff Tumor Nekrose Faktor (TNF) kommt, wurde nun entschlüsselt: Eine wichtige Rolle dabei spielt das Enzym Riboflavinkinase. Dieses wird an die Erkennungsstruktur des Botenstoffs, den TNF-Rezeptor, gebunden und bildet entsprechend einen Komplex mit mehreren anderen Proteinen, der in der Folge die Bildung der Sauerstoffradikalen durch das Enzym NADPH-Oxidase auslöst. Über den immunologisch-infektiologischen Erkenntnisgewinn hinaus haben die Ergebnisse auch Bedeutung für eine mögliche gezielte therapeutische Unterbindung überschießender ROS-Bildung. Dies könnte den Gewebsschaden einer überschießenden Entzündungsreaktion bei Infektionskrankheiten einschränken, ohne dabei den Nutzen, eben jene Elimination von Infektionserregern, zu gefährden.