Lungenödem: Pathomechanismus entschlüsselt

21. Januar 2014
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Forschern ist es nun gelungen, einen neuen Pathomechanismus des Lungenödems und damit für die Entstehung von ARDS zu entschlüsseln. Ihre Ergebnisse belegen, dass der TGF-beta-Spiegel von ARDS-Patienten doppelt so hoch ist, wie bei gesunden Kontrollpersonen.

Das „Acute Respiratory Distress Syndrome“ (ARDS) beschreibt eine massive Reaktion der Lunge auf verschiedene schädigende Faktoren. Dem akuten progressiven Lungenversagen liegt dabei eine klar identifizierbare, nicht kardiale Ursache zugrunde. Ausgelöst wird das ARDS durch direkte bzw. indirekte Schädigung der Lunge. Einem Team von Wissenschaftlern mit essentieller Beteiligung von Univ.-Prof. Dr. Andrea Olschewski, Leiterin des Ludwig Boltzmann Institutes für Lungengefäßforschung und Univ.-Prof. für Experimentelle Anästhesiologie an der Med Uni Graz, ist es nun gelungen, einen neuen Pathomechanismus des Lungenödems und damit für die Entstehung von ARDS zu entschlüsseln.

Eine Erkrankung mit weitreichenden Folgen

Patienten mit ARDS müssen oft im Rahmen der intensivmedizinischen Behandlung betreut und künstlich beatmet werden. Das Lungenversagen kann dabei durch direkte Schädigung der Lunge – wie z. B. die Inhalation toxischer Gase oder die Aspiration von Mageninhalt oder Wasser – bzw. indirekte Schädigung der Lunge – wie etwa durch Sepsis, schweres Trauma mit Schock oder chronische Lungenkrankheit – begründet sein. Ebenso kann ein Lungenödem zur akuten respiratorischen Insuffizienz führen.

Bei intakten Gefäßwänden der Lungenkapillaren tritt nahezu keine Flüssigkeit in die Umgebung aus. Dieser Normalzustand kann jedoch gestört werden, wodurch es zu Flüssigkeitsansammlungen in den Lungenbläschen bzw. im Lungengewebe kommen kann. Als Folge dieser Einlagerung von Flüssigkeit kann der Körper nicht mehr genügend Sauerstoff in den Blutkreislauf aufnehmen. Hier sind die Wissenschaftler auf einen neuen Mechanismus gestoßen, der maßgeblich an der Entstehung von ARDS beteiligt ist.

Signalmoleküle maßgeblich an der Entstehung von ARDS beteiligt

Zytokine regulieren das Wachstum der Zellen im menschlichen Körper und zählen zur Gruppe der Signalmoleküle. Andrea Olschewski untersuchte hier im Besonderen den Transforming growth factor (TGF) und dessen Einfluss auf die Entstehung von ARDS. Der transformierende Wachstumsfaktor TGF wird wiederum in drei Gruppen eingeteilt, wobei der Faktor TGF-beta das Interesse der Wissenschaftlerin weckte. TGF-beta ist ein stark konserviertes Protein, hat in der Zelle eine entzündungshemmende Wirkung, wird mit verschiedenen Heilungsprozessen in Zusammenhang gebracht und reguliert viele Mechanismen in der Zelle, wie Wachstum, Zelldifferenzierung oder Abwehr. Jedoch scheint TGF-beta auch an der Entwicklung der Lungenfibrose beteiligt zu sein.

In der aktuellen Arbeit konnte Andrea Olschewski in einer Reihe von Experimenten nachweisen, dass TGF-beta den epithelialen Natriumkanal reguliert und zu dessen Internalisierung führt. „Der epitheliale Natriumkanal ist ein membranständiger Ionenkanal und damit ein wichtiges Transportprotein in der Zelle, das z. B. den Flüssigkeitstransport über das Membransystem der Zelle regelt“, erklärt Andrea Olschewski. Wenn nun TGF-beta dazu führt, dass der epitheliale Natriumkanal von der Zelloberfläche verschwindet, ist auch der Transportprozess über das Membransystem der Zelle gestört.

TGF-beta-Spiegel von ARDS-Patienen doppelt so hoch

Die Wissenschaftler konnten in ihrer Arbeit belegen, dass der TGF-beta-Spiegel von Patienten mit ARDS doppelt so hoch ist, wie bei gesunden Kontrollpersonen. „Es ist möglich, dass dieses erhöhte Angebot von TGF-beta die normalen Regulationsmechanismen außer Kraft setzt. Dadurch verschwinden auch die epithelialen Natriumkanäle. Infolgedessen kann die alveoläre Flüssigkeit nicht abtransportiert werden und ARDS entsteht“, erläutert Andrea Olschewski die Ergebnisse ihrer Forschung. Die Frage, wie man diese neuen Erkenntnisse für die Therapie von ARDS nutzen kann, ist Gegenstand weiterer Untersuchungen.

Originalpublikation:

TGF-β directs trafficking of the epithelial sodium channel ENaC which has implications for ion and Fluid transport in acute lung injury
Dorothea M. Peters et al.; PNAS; 2013

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