Attacken schädigen das Atemwegs-Epithel

Asthma bronchiale ist eine inflammatorische Erkrankung der Atemwege, die durch eine Verengung der Atemwege (Bronchokonstriktion) gekennzeichnet ist. Bisher geht man davon aus, dass bei einem akuten Asthmaanfall (Exazerbation) eine Immunaktivierung und Entzündung die Bronchokonstriktion auslösen. Daher werden Exazerbationen vor allem mit Brochodilatatoren und antientzündlichen Corticosteroiden behandelt. Die genauen pathophysiologischen Zusammenhänge sind aber noch unklar.

Ein Team um Dustin Bagley vom King’s College London hat die zugrunde liegenden Mechanismen mithilfe von Mausmodellen und menschlichem Lungengewebe genauer untersucht und seine Ergebnisse im Fachjournal »Science« veröffentlicht. Demnach geht offenbar anders als vermutet die Bronchokonstriktion der Entzündung voraus.

Wie Bagley und seine Kollegen berichten, führt die Verengung der glatten Muskulatur um die Atemwege zu mechanischen Schäden an deren Epithel. Durch den Druck werden in einem als Zellextrusion bezeichneten Prozess vermehrt Zellen aus dem Epithel »herausgedrückt«. Dabei handelt es sich um einen geordneten Vorgang, mit dem normalerweise alte oder beschädigte Zellen aus einem Epithel entfernt werden, ohne dass Löcher entstehen und die Barrierefunktion beeinträchtigt wird. Doch durch die Bronchokonstriktion werden zu viele Zellen aus dem Epithel gepresst, was die Barriere löchrig macht und das Eindringen von Allergenen und Reizstoffen ermöglicht. Letzteres löst schließlich eine Entzündung und erhöhte Schleimbildung aus.

»Wir konnten erkennen, dass die physische Verengung bei einem Asthmaanfall eine weitreichende Zerstörung der Atemwegsbarriere verursacht. Ohne diese Barriere ist die Wahrscheinlichkeit, dass Asthmatiker langfristige Entzündungen, Wundheilungsstörungen und Infektionen erleiden, die weitere Anfälle verursachen, sehr viel größer«, fasst Seniorautorin Professor Dr. Jody Rosenblatt die Ergebnisse in einer Mitteilung der Universität zusammen. »Durch das Verständnis dieses grundlegenden Mechanismus sind wir nun in der Lage, all diese Ereignisse besser zu verhindern.«

Es war bereits bekannt, dass der durch Druck aktivierte mechanosensitive Rezeptor Piezo1 und weitere Rezeptoren, die an der Zellextrusion beteiligt sind, durch das chemische Element Gadolinium inhibiert werden. Die Forschenden um Bagley behandelten daher Mäuse mit Gadolinium-Hexahydratchlorid, um die Zellextrusion zu verhindern. In der Folge reduzierten sich bei den Tieren nach einer Asthmaexazerbation die entzündliche Reaktion und die Schleimbildung in den Atemwegen. Eine Gabe des Bronchospasmolytikums Salbutamol hatte diesen Effekt nicht, verhinderte aber zumindest auch nicht die positive Wirkung von Gadolinium.

Die Forschenden hoffen, mit ihren Ergebnissen einen neuen Ansatz in der Asthmatherapie gefunden zu haben. Die Zellextrusion und damit die durch einen Asthmaanfall verursachten mechanischen Schäden zu unterbinden, könnte einen mechanoinflammatorischen Teufelskreis durchbrechen, der die Inflammation bei Asthma aufrechterhält. Noch sei aber zu klären, wie genau die Bronchokonstriktion die Zellextrusion auslöst und ob es bei Asthmatikern für diese eine genetische Veranlagung gibt.