COPD: Beeinträchtigte Immunantwort auf Virusinfekte durch Zigarettenrauch

Rauchen hemmt die Antwort des Immunsystems auf Virusinfektionen und stellt damit einen Risikofaktor für Patienten mit Chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) dar. Forschende haben nun herausgefunden, wie und an welchen Stellen Zigarettenrauch auf die Aktivierung des Immunsystems einwirkt. 

Wissenschaftler des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum haben einen neuen Mechanismus aufdecken können, der die verminderte Virusabwehr bei COPD-Patienten und Rauchern erklären könnte.

Bei Virusinfektionen werden die Eiweißmoleküle des Virus durch spezielle Proteinkomplexe in denen vom Virus befallenen Lungenzellen in kleine Stückchen zerhäckselt. Diese Proteinkomplexe – Immunproteasomen – sind ein wichtiger Bestandteil des menschlichen Immunsystems und werden in den Virus-infizierten Zellen hochreguliert. Durch den Zerkleinerungsprozess entstehen kleine Peptide, die dann als Antigene auf der Zelloberfläche von MHC Klasse I Molekülen dem Immunsystem präsentiert werden. Die Präsentation von Virus-Proteinfragmenten auf der Zelloberfläche aktiviert weiße Blutkörperchen. Auf diese Weise wird dem Immunsystem mitgeteilt, dass eine Zelle von einem Virus befallen ist. (CD8⁺)T-Zellen zerstören dann die virusinfizierten Zellen und dämmen dadurch die Infektion ein. „Bis die T-Zellen vollständig aktiviert sind und ein Infekt effektiv bekämpft werden kann, dauert es meist zwei bis drei Tage,“ erklärt Prof. Silke Meiners, Leiterin der Forschungsgruppe „Immunologie und Zellbiologie“ am Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum. „Dies ist ein absolut kritischer Schritt bei jeder Virusinfektion. Wir konnten nun zeigen, dass Rauchen einen hemmenden Effekt auf diese Form der T-Zellaktivierung hat. Dies könnte die schlechte Immunantwort von Patienten und Patientinnen mit COPD auf Virusinfekte erklären, die zu einer Verschlimmerung der Erkrankung – einer Exazerbation v führen kann.“

Das Forscherteam konnte zeigen, dass Zigarettenrauch nicht nur an einer, sondern insgesamt drei Stellen das menschlichen Immunsystems angreifen und auf diese Weise zu einer verminderten Immunantwort führen kann: 1. die Hochregulation des Immunoproteasoms in der virus-infizierten Zelle wird gehemmt; 2. die Anzahl der MHC Klasse I Moleküle auf der Zelloberfläche wird vermindert und 3. die präsentierten Proteinfragmente des Virus sind verändert. All dies beeinflusst die T-Zell-Aktivierung und damit die Fähigkeit, eine Virus-infizierte Zellen effektiv zu erkennen und zu zerstören. „Diesen Mechanismen konnten wir nicht nur in Laborversuchen aufzeigen, sondern wir beobachteten auch, dass Blutproben von schwerkranken COPD-Patienten eine verminderte Anzahl von CD8-T-Zellen gegen das Influenza-A-Virus aufweisen. Dies deutet auf Probleme in der antiviralen T-Zellantwort bei einer Grippe-Infektion hin, die zu einer Verschlechterung der COPD beitragen könnte,“ erläutert Meiners.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass Patienten von einer akuten Aktivierung der gegen Viren-gerichteten Schutzantwort profitieren könnten, wie sie derzeit für COVID-19-Patienten getestet wird.