Schutz der Lunge durch microRNA

Durch die mechanische Beatmung können im Körper entzündliche Signale aktiviert werden. Die Immunantwort auf die Beatmung und die damit verbundene Entzündung können zu Flüssigkeitsansammlungen und niedrigen Sauerstoffwerten in der Lunge führen.

In »Nature Communications«  hat ein Forscherteam um Christopher M. Bobba von der Ohio State University in Columbus über seine Untersuchungen berichtet. Die Wissenschaftler identifizierten ein Molekül, das von Immunzellen während der mechanischen Beatmung produziert wird, um Entzündungen zu verringern, aber eine durch das Beatmungsgerät verursachte Verletzung der Lunge nicht vollständig verhindern kann. Es handelt sich um das Molekül microRNA-146a (miR-146a). Als miRNA bezeichnet man kurze, nicht codierende RNA-Abschnitte. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Genregulierung.

Die Forscher fanden heraus, dass Immunzellen in der Lunge, die Alveolar-Makrophagen, deren Aufgabe es ist, die Lunge vor Infektionen zu schützen, miR-146a aktivieren, wenn sie einem Druck ausgesetzt sind, der die mechanische Beatmung nachahmt. miR-146a gehört damit zur unmittelbaren Immunantwort, die der Körper auslöst, wenn er beginnt, gegen das zu kämpfen, was er als Infektion wahrnimmt – die mechanische Beatmung.

Die Wissenschaftler fanden bei ihren Untersuchungen einen moderaten Anstieg der miR-146a-Spiegel in Alveolar-Makrophagen bei Zellen aus Spenderlungen, die mechanischem Druck ausgesetzt waren. In anderen Tests waren die Lungen genetisch veränderter Mäuse, denen die microRNA fehlte, durch Beatmung stärker geschädigt als die Lungen »normaler« Mäuse, was auf die Schutzfunktion von miR-146a in der Lunge während der mechanischen Beatmung hinweist. Schließlich untersuchten die Forscher Zellen aus der Lungenflüssigkeit von Intensivpatienten, die an Beatmungsgeräte angeschlossen waren, und stellten fest, dass die miR-146a-Spiegel in ihren Immunzellen ebenfalls erhöht waren.

Das Problem: Die Expression von miR-146a ist unter normalen Umständen nicht hoch genug, um Lungenschäden durch längere Beatmung zu verhindern. Deshalb schlagen die Wissenschaftler vor, viel höhere Spiegel von miR-146a in der Lunge anzustreben, um Entzündungen abzuwehren. Offenbar keine schlechte Idee: Denn wenn in Zellversuchen eine Überexpression von miR-146a ausgelöst wurde, die dann mechanischem Stress ausgesetzt waren, war die Entzündungsreaktion in Untersuchungen verringert.

Auch Tierversuche mit beatmeten Mäusen verliefen positiv. Die Wissenschaftler verabreichten einigen Tieren pulmonal Nanopartikel, die miR-146a enthielten. Das führte zu einem 10.000-fachen Anstieg des Moleküls. Das Ergebnis: Die Entzündungsreaktion war milder und der Sauerstoffgehalt blieb im Normalbereich. In den Lungen beatmeter Mäuse, die Placebo-Nanopartikel erhalten hatten, war der Anstieg von miR-146a dagegen gering und bot wenig Schutz.

Als nächstes wollen die Forscher herausfinden, welche Auswirkungen die Manipulation der miR-146a-Spiegel in anderen Zelltypen hat. Diese Funktionen können sich je nach Aufgabe des jeweiligen Zelltyps erheblich unterscheiden.

Angesichts der Vielzahl beatmeter Covid-19-Patienten wären weitere und schnelle Forschungserfolge natürlich besonders erfreulich. Leider liegt eine mögliche Anwendung dieser Therapie beim Menschen aber wohl noch in ferner Zukunft.