Asthma: Forschende identifizieren Schlüsselfaktor für schwere Exazerbationen nach Virusinfektionen

Warum führen Virusinfektionen bei manchen Patienten mit Asthma zu Exazerbationen, während andere kaum Beschwerden haben? Wissenschaftler des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum (FZB) haben den zugrunde liegenden Mechanismus entschlüsselt.

Außerdem haben die Forschenden in einer aktuellen Studie einen Biomarker gefunden, der schwere Verläufe vorhersagen und neue Therapieoptionen ermöglichen könnte. Die Ergebnisse der Arbeit wurden kürzlich im Journal „Allergy“ veröffentlicht.

Gründe für Unterschiede in puncto Exazerbationen bisher ungeklärt

Virusinfektionen der Atemwege stellen viele Patienten mit Asthma vor eine große Herausforderung, denn diese rufen nicht nur einen grippalen Infekt oder eine Bronchitis hervor, sondern bei manchen auch eine akute Verschlimmerung der Asthmasymptome. Für die Betroffenen bedeutet diese akute Exazerbation bestenfalls, dass der Verlust der medikamentös erreichten Symptomkontrolle durch eine Anpassung der Medikamentendosis wiedererlangt werden kann.

Schlimmstenfalls ist die Exazerbation so schwer, dass die zu behandelnde Person im Krankenhaus versorgt werden muss oder gar lebensrettende Maßnahmen ergriffen werden müssen.

Erschwerend kommt hinzu, dass es zum einen bislang möglich nicht ist, diejenigen Patienten zu identifizieren, die zu solchen Exazerbationen neigen. Zum anderen steht keine spezielle Therapie der Exazerbation zur Verfügung, sodass darauf zurückgegriffen werden muss, die Dosis der verfügbaren Medikamente in der Hoffnung auf Besserung zu erhöhen.

In schweren Fällen gelinge dies aber häufig nicht, heißt es in einer aktuellen Mitteilung des FZB anlässlich der Veröffentlichung der Studie ihrer Mitarbeiter. Denn: Die Frage, wie die Exazerbation tatsächlich entsteht, sei derzeit noch nicht geklärt. Die Ursache dafür liegt auch darin, dass eine Exazerbation nicht bei jedem Infekt und nicht bei jedem Patienten auftritt.

Mausmodell liefert Informationen zu Interleukin-6

Die Forschungsgruppen „Epigenetik chronischer Lungenerkrankungen“ und „Lungenimmunologie“ am FZB haben zusammen einen neuen Mechanismus entdeckt, der eine Antwort auf diese Frage geben und sowohl diagnostische als auch therapeutische Perspektiven eröffnet: In einem Mausmodell für die akute Asthma-Exazerbation zeigte sich, dass unter allen Zytokinen das Interleukin(IL)-6 dasjenige ist, das in Reaktion auf den Exazerbationsauslöser am frühsten und in größter Menge freigesetzt wird.

Tatsächlich ging es betroffenen Mäusen umso schlechter, je mehr IL-6 gebildet wurde. Fehlte jedoch einem Tier das IL-6 (z.B. durch einen gentechnischen Knock-out) oder wurde es an seiner Funktion gehindert (z.B. durch Gabe eines Antikörpers), wurde bei der Maus keine Exazerbation ausgelöst. Die hohe Freisetzung von IL-6 ist laut den Wissenschaftlern also offenbar unbedingt notwendig für die Exazerbation – aber wie kommt es dazu?

Bestimmtes Methylierungsmuster bei zukünftigen Exazerbierern

Um diese Frage zu beantworten, infizierten die Forschenden Atemwegsepithelzellen in vitro wiederholt mit Rhinoviren. Tatsächlich reagierten die Zellen mit einer immer höheren Freisetzung von IL-6, je häufiger sie infiziert wurden. Interessanterweise sei diese gesteigerte Produktion epigenetisch durch ein bestimmtes Methylierungsmuster des IL6-Gens fixiert, erklären die Forschenden. So bilde sich eine Art Gedächtnis. Damit gelang den Wissenschaftlern die Übertragung des Konzeptes der „Trained Immunity“ auf strukturbildende Epithelzellen.

Zum anderen wurden diese Methylierungsmuster auch bei einer Gruppe von Asthmapatienten gefunden, bei denen sie nicht nur mit einer hohen Expression von IL-6 und dem Bedarf an Notfallmedikamenten korrelierte, sondern auch prädiktiv ist für zukünftige Exazerbationen. Damit, so erklären die Studienautoren, sei ein erster Schritt getan, um diejenigen Asthmapatienten mit hohem Exazerbationsrisiko zu identifizieren, die darüber hinaus eventuell auch von einer antikörper-basierten Anti-IL-6-Therapie profitieren könnten.