Langfristige Exposition gegenüber Luftschadstoffen triggert Immunungleichgewicht und Lungenschäden

Luftverschmutzung ist eine globale Gefahr für die Gesundheit: Mehr als 90 Prozent der Weltbevölkerung atmen Luft, die die Sicherheitsstandards der Weltgesundheitsorganisation überschreitet. Während der Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und Atemwegserkrankungen gut belegt ist, weiß man bisher wenig darüber, wie diese Schadstoffe die Immunreaktionen in der Lunge stören.

In einer aktuellen Studie untersuchte ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Changwan Hong von der Pusan National University School of Medicine (Südkorea), wie eine langfristige Feinstaubbelastung ein Immunungleichgewicht in der Lunge auslöst. „Unsere Studie zeigt, wie chronische Feinstaubbelastung (PM₁₀ und PM_2,5) durch Aktivierung von oxidativem Stress und des NRF2-Signalweges schädliche allergieähnliche (TH2) Immunreaktionen in der Lunge verursacht“, berichtet Hong.

Stärkere Effekte bei Exposition gegenüber PM_2,5

Die Forschenden hatten Mäuse 16 Wochen lang täglich PM₁₀ und PM_2,5 ausgesetzt. Anschließend analysierten sie Lungengewebe, Plasma und Immunzellprofile, um den Einfluss von Feinstaub auf die Lungengesundheit und die Immunfunktion der Tiere zu untersuchen. Die Wissenschaftler stellten fest: Mäuse, die Feinstaub ausgesetzt waren, zeigten signifikante Anzeichen einer Entzündung der Lunge ‒ eine Verdickung der Wände von Alveolen sowie eine Infiltration von Immunzellen und Gewebevernarbung.

Diese Effekte waren in der Gruppe, die PM_2,5 ausgesetzt war, stärker ausgeprägt ‒ was wenig überraschend ist, da PM_2,5 bekanntermaßen tiefere Bereiche der Lunge erreicht. Die Forscher beobachteten außerdem eine deutliche Veränderung der Immunantwort. Die TH1-Typ-Immunaktivität, die mit Schutzreaktionen assoziiert wird, wurde unterdrückt. Dagegen nahmen die TH2-assoziierten Signale zu. Dazu gehörten erhöhte Konzentrationen von Zytokinen wie Interleukin(IL)-4, IL-5 und IL-13 sowie höhere Konzentrationen von Immunglobulin(Ig)E und IgG1.

Verschiebung der Immunreaktion im Sinne einer Allergie

Diese Ergebnisse deuten laut den Forschenden darauf hin, dass eine langfristige Feinstaubbelastung das Immunsystem in Richtung einer allergischen Reaktion verschiebt. Diese Immunverschiebung war eng mit der Aktivierung des NRF2-Signalweges verbunden, einem wichtigen Regulator von oxidativem Stress. NRF2 schützt normalerweise vor Schädigungen durch Umwelteinflüsse, scheint aber Entzündungen zu verschlimmern, wenn er chronisch aktiviert ist. „Dieser mechanistische Zusammenhang erklärt, warum Luftverschmutzung Asthma und andere allergische Erkrankungen verschlimmern kann, und lässt NRF2 als einen Haupttreiber dieser Verschiebung erkennen“, kommentiert Hong.

Die Studie bietet somit Einblicke in die Auswirkungen chronischer Luftverschmutzung auf die Atemwegsgesundheit auf molekularer Ebene. Durch die Verknüpfung der NRF2-Aktivierung mit der Immun-Reprogrammierung deuten die Ergebnisse auf neue potenzielle therapeutische Angriffspunkte hin, wie beispielsweise Antioxidanzien oder Medikamente, die die NRF2-Aktivität regulieren. „Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass die gezielte Beeinflussung von oxidativem Stress oder die Modulation der NRF2-Aktivität eine neue Strategie zur Behandlung oder Vorbeugung schadstoffbedingter allergischer Entzündungen wie Asthma sein könnte“, bilanziert Hong.