Luftverschmutzung und Lungengewebe: Veränderung erhöht auch die Anfälligkeit für Krebs

Mit den Forschungsergebnissen aus einem Tiermodell machen Wissenschaftler auf ein potenzielles neues Ziel für die Prävention von Lungenerkrankungen aufmerksam, die durch Luftverschmutzung verursacht werden.

Die Studienautoren haben in ihren Untersuchungen einen Mechanismus identifiziert, der erklärt, wie kleinste Luftverschmutzungspartikel Lungenkrebs verursachen können. Laut den Forschenden könnten diese Erkenntnisse zu neuen Ansätzen führen, um früheste Veränderungen in der Lunge, die zu Krebs führen, zu verhindern oder zu behandeln.

Winzige, inhalierbare Feinstaubpartikel (FPM), die in Luftschadstoffen gefunden werden, gelten als Karzinogene der Gruppe 1 und als erhebliche Bedrohung für die Gesundheit weltweit. Bislang aber sei der krebserregende Mechanismus von FPM unklar geblieben, erklären die Wissenschaftler. „Trotz seines Potenzials, Mutationen zu verursachen, lassen neuere Forschungsergebnisse die Schlussfolgerung zu, dass FPM das Wachstum von Lungenkrebszellen nicht direkt fördert – und möglicherweise sogar hemmt“, sagt Erstautorin Zhenzhen Wang, die die Untersuchungen sowohl an der Universität Nanjing als auch an der Universität Macau (beide China) durchführte. „Dies deutet darauf hin, dass FPM durch indirekte Mechanismen, die das Tumorwachstum unterstützen, zu Krebs führen könnte. Einige Studien lassen beispielsweise die Schlussfolgerung zu, dass FPM verhindern kann, dass sich Immunzellen dorthin bewegen, wo sie gebraucht werden.“

Um diese Möglichkeit zu untersuchen, sammelten Wang und Kollegen an sieben Orten in China FPM und untersuchten deren Auswirkungen auf zytotoxische T-Zellen (CTLs). Bei Mäusen ohne FPM-Exposition, denen Lungenkrebszellen implantiert wurden, fand eine Rekrutierung von CTLs in die Lunge statt, um dort die Tumorzellen zu zerstören. Im Gegensatz dazu stellte sich bei den Mäusen mit FPM-Exposition die Infiltration von CTLs als verzögert dar – was möglicherweise dazu führte, dass sich die Tumorzellen im Lungengewebe ansiedeln konnten.

Um zu untersuchen, warum die CTLs in den FPM-exponierten Lungen nicht so schnell in das Gewebe gelangten, untersuchte das Forscherteam sowohl die CTLs selbst als auch die Struktur des Lungengewebes. Sie fanden heraus, dass CTLs bei FPM-Exposition zwar ihre Migrationsfähigkeit behielten, dass aber bei Kontakt mit FPM die Lungengewebestruktur und die Räume, zwischen denen sich Immunzellen bewegen, drastisch komprimiert wurden. Auch wurde deutlich mehr Kollagen nachgewiesen. Als die Wissenschaftler die Bewegung von CTLs bei den Mäusen untersuchten, beobachteten sie, dass die CTLs in FPM-exponiertem Lungengewebe Schwierigkeiten hatten, sich zu bewegen, während sich die CTLs im nicht exponierten Gewebe frei beweglich waren.

Weitere Analysen des Gewebes ergaben, dass die strukturellen Veränderungen durch die Zunahme von Kollagen IV verursacht wurden. Wie es durch den Einfluss von FPM dazu kam, blieb aber zunächst unklar. Die Forschenden fanden schließlich die Erklärung dafür, als sie sich die strukturellen Veränderungen von Kollagen IV und dem für dessen Herstellung verantwortlichen Enzym – Peroxidasin – genauer ansahen. Dieses Enzym treibt eine spezifische Art von Quervernetzung an, die durch die FPM-Exposition im Lungengewebe verursacht und verstärkt wird.

„Die überraschendste Beobachtung war der Mechanismus, durch den dieser Prozess ablief“, sagt Wang. „Das Peroxidasin-Enzym haftete am FPM in der Lunge, was seine Aktivität erhöhte. Zusammengenommen bedeutet dies, dass überall dort, wo FPM in der Lunge landet, eine erhöhte Peroxidasin-Aktivität zu strukturellen Veränderungen im Lungengewebe führt, die wiederum Immunzellen von wachsenden Tumorzellen fernhalten können.“

„Unsere Studie enthüllt einen völlig neuen Mechanismus, durch den eingeatmete feine Partikel die Entwicklung von Lungentumoren fördern“, fasst Seniorautor Prof. Lei Dong von der Universität Nanjing zusammen. „Wir liefern direkte Beweise dafür, dass Proteine, die an Feinstaub haften, eine signifikante und nachteilige Wirkung haben können, die zu pathogener Aktivität führt. Unsere Entdeckung, dass Peroxidasin der Mediator dieses Effektes im Lungengewebe ist, identifiziert es als ein spezifisches und unerwartetes Ziel zur Vorbeugung von Lungenerkrankungen, die durch Luftverschmutzung verursacht werden.“