Moleküle in Gemüse können dazu beitragen, Lungeninfektionen zu lindern

Forschende am Londoner Francis Crick Institute (Großbritannien) haben in einer tierexperimentellen Studie herausgefunden, dass Moleküle in Gemüse wie Brokkoli oder Blumenkohl dazu beitragen, eine gesunde Barriere in der Lunge aufrechtzuerhalten und Infektionen zu lindern.

Der Aryl-Kohlenwasserstoff-Rezeptor (AHR) ist ein Protein, das an Barrieren wie dem Darm und der Lunge vorkommt. Natürliche Moleküle in Kreuzblütlern – zum Beispiel Grünkohl, Blumenkohl, Brokkoli oder Kohl allgemein – sind diätetische Liganden für AHR, was bedeutet, dass sie nach dem Verzehr AHR aktivieren, um eine Reihe von Genen zu adressieren. Einige der adressierten Gene schalten das AHR-System ab und ermöglichen ihm so die Selbstregulierung.

Die Wirkung von AHR auf Immunzellen ist gut erforscht. Eine kürzlich in „Nature“ veröffentlichte Studie zeigt aber nun, dass AHR auch in Endothelzellen in der Lunge hochaktiv ist.

Die Forschenden führten eine Reihe von Experimenten an Mäusen durch, um zu zeigen, wie AHR die Lungenbarriere beeinflusst. Bei der Infektion von Mäusen mit dem Grippevirus wurde Blut in den Lufträumen der Lunge gefunden, da es durch die geschädigte Barriere ausgetreten war. Anschließend zeigten die Forscher, dass AHR verhindern konnte, dass die Barriere undicht wird: Bei Überaktivierung von AHR beobachteten sie weniger Blut in den Lungenräumen.

Die Forschenden beobachteten auch, dass Mäuse mit erhöhter AHR-Aktivität bei einer Grippeinfektion nicht so viel Körpergewicht verloren und eine bakterielle Infektion zusätzlich zum ursprünglichen Virus besser abwehren konnten. Wurde verhindert, dass AHR in den Lungenendothelzellen infizierter Mäuse exprimiert wurde, waren mehr Blut- und Immunzellen in den Lufträumen zu erkennen, was auf eine stärkere Schädigung der Barriere schließen lässt.

Die Wissenschaftler zeigten auch, dass eine Grippeinfektion zu einer Abnahme der schützenden AHR-Aktivität in der Lunge führt. Dies war allerdings nur bei Mäusen der Fall, denen vor der Erkrankung AHR-Liganden mit der Nahrung verabreicht wurden. Diese Ergebnisse belegen einen Zusammenhang zwischen der Nahrungsaufnahme und der AHR-Aktivität und dem Ausgang einer Virusinfektion: Infizierte Mäuse fraßen im Krankheitsfall nicht so viel, sodass ihre Aufnahme von AHR-Liganden reduziert und das AHR-System weniger aktiv war, was zu mehr Lungenschäden führte.

Trotz der infektionsbedingten Verringerung der AHR-Aktivität war es für Mäuse von Vorteil, eine AHR-Liganden-reiche Diät zu bekommen: Diese Mäuse wiesen eine bessere Barriere-Integrität und weniger Lungenschäden während der Infektion auf als Mäuse, die eine Kontrollernährung erhielten. Diese Ergebnisse lassen laut den Forschenden die Schlussfolgerung zu, dass AHR eine schützende Wirkung auf die durch Infektionen beeinträchtigte Lungenbarriere besitzt, die jedoch durch die richtige Ernährung verbessert werden kann.

Andreas Wack, Gruppenleiter des Immunregulationslabors am Francis Crick Institute, kommentiert: „Bis vor kurzem haben wir den Barriereschutz hauptsächlich aus der Perspektive von Immunzellen betrachtet. Jetzt haben wir gezeigt, dass AHR wichtig für die Aufrechterhaltung einer starken Barriere in der Lunge durch die Endothelzellschicht ist, die während einer Infektion zerstört wird.“ der Wissenschaftler ergänzt: „Wenn Menschen krank sind, ist es möglicherweise weniger wahrscheinlich, dass sie sich gut ernähren, sodass sie nicht die Moleküle aus Gemüse aufnehmen, die dieses System zum Funktionieren bringen. Es ist sowieso eine gute Idee, viel Kreuzblütlergemüse zu essen – aber [diese Studie] zeigt, dass es umso wichtiger ist, es weiterhin zu essen, wenn man krank ist.“

Erstautor Jack Major, ehemaliger Doktorand im Wack-Labor und jetzt Gastwissenschaftler am Francis Crick Institute, erklärt: „Was wir identifiziert haben, ist eine Darm-Lungen-Achse, die Ernährung mit dem Schutz vor Lungeninfektionen über Endothelzellen verbindet.“

„Wir haben uns in dieser Untersuchung zwar mit der Grippe befasst, aber andere Untersuchungen haben gezeigt, dass COVID-19 ebenfalls die AHR-Aktivität in der Lunge verringern kann. Es wird interessant sein, den Einfluss anderer Atemwegsviren auf AHR zu untersuchen und auch, ob verschiedene Moleküle in unserer Ernährung andere Wege als AHR nutzen, um die Lungenfunktion über Endothelzellen zu beeinflussen.“

Es wird angenommen, dass AHR in Endothelzellen in anderen Barriereorganen wichtig sein könnte. Ein Team vom MRC London Institute of Medical Sciences und vom Imperial College London (beide Großbritannien) berichteten kürzlich in „Nature“, dass Ernährungsfaktoren AHR in den Endothelzellen des Darms aktivieren und so eine übermäßige Zellreproduktion und Entzündung verhindern. Ähnlich wie beim Prozess in der Lunge konnten die Autoren zeigen, dass AHR im Darmendothel wichtig für den Schutz vor Darminfektionen ist. Dies belegt einen weiteren Zusammenhang zwischen der Ernährung und dem Zustand des Darmendothels, das einen wichtigen Beitrag zur Darmgesundheit leistet.