Sonntag, 26. Mai 2024
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Medizin

COPD und Rauchen: Verminderte Immunantwort bei Virusinfektionen

COPD und Rauchen: Verminderte Immunantwort bei Virusinfektionen
© Nopphon – stock.adobe.com
Rauchen hemmt die Antwort des Immunsystems auf Virusinfektionen und stellt damit einen Risikofaktor für Patient:innen mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) dar. Ein internationales Team unter der Leitung des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum konnte nun entschlüsseln, wie und an welchen Stellen Zigarettenrauch auf die Aktivierung des Immunsystems einwirkt. Die Ergebnisse dieser Studie sind nun der Fachzeitschrift European Respiratory Journal erschienen.

Über 90% der Menschen mit COPD rauchen oder haben geraucht

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine fortschreitende Erkrankung, bei der zum einen die Atemwege dauerhaft verengt und entzündet sind und sich außerdem die Fläche des zur Sauerstoff-Aufnahme notwendigen Lungenepithels zunehmend verringert. Die COPD ist nicht heilbar und führt langfristig zu einer Zerstörung des Lungengewebes. Diese Schädigung nehmen die Patient:innen zu Beginn durch vermehrte Schleimbildung und Husten wahr, im späteren Verlauf kommt es zu Atemnot durch die mangelnde Sauerstoffversorgung. Allein in Deutschland sind ca. 7 Millionen Menschen an einer COPD erkrankt, über 90% der Erkrankten sind Raucher:innen oder haben im Laufe ihres Lebens geraucht.

Viruserkrankungen sind Hauptauslöser von Exazerbationen

Exazerbationen, die immer wieder zu einer Verschlechterung der Beschwerden führen, können durch verschiedene Ursachen ausgelöst werden; Viruserkrankungen zählen dabei zu den Hauptauslösern. Patient:innen mit einer COPD können dabei weniger gut mit einer Virusinfektion zurechtkommen, d.h. die schützende Immunantwort gegen das Virus ist geschwächt. Wissenschaftler:innen des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum konnten nun einen neuen Mechanismus aufdecken, der diese verminderte Virusabwehr bei COPD Patient:innen und Raucher:innen erklären könnte.
 
 

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Rauchen hat einen hemmenden Effekt auf die T-Zellaktivierung

Bei Virusinfektionen werden die Proteinmoleküle des Virus durch Proteinkomplexe in denen vom Virus befallenen Lungenzellen zerstört. Diese Proteinkomplexe, die Immunproteasomen, sind ein wichtiger Bestandteil des menschlichen Immunsystems und werden in den Virus-infizierten Zellen hochreguliert. Durch die Zerstörung entstehen kleine Peptide, die dann als Antigene auf der Zelloberfläche von MHC Klasse I Molekülen dem Immunsystem präsentiert werden. Die Präsentation der Antigene auf der Zelloberfläche aktiviert weiße Blutkörperchen. Auf diese Weise wird dem Immunsystem mitgeteilt, dass eine Zelle von einem Virus befallen ist. Zytotoxische T-Zellen zerstören dann die virusinfizierten Zellen und dämmen so die Infektion ein.
„Bis die T-Zellen vollständig aktiviert sind und ein Infekt effektiv bekämpft werden kann, dauert es meist 2 bis 3 Tage,“ so 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 Patient:innen mit COPD auf Virusinfekte erklären, die zu einer Verschlimmerung der Erkrankung - einer Exazerbation - führen kann.“

Angriffsstellen von Zigarettenrauch im Immunsystem

Das Forscherteam konnte zeigen, dass Zigarettenrauch nicht nur an einer, sondern insgesamt 3 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 Antigene des Virus sind verändert. All dies beeinflusst die T-Zellaktivierung 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 Patient:innen eine verminderte Anzahl von zytotoxischen 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 Prof. Silke Meiners.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass Patient:innen von einer akuten Aktivierung der gegen Viren-gerichteten Schutzantwort profitieren könnten, wie sie derzeit für COVID-19 Patienten und Patientinnen getestet wird.

Quelle: Forschungszentrum Borstel, Leibniz Lungenzentrum

Literatur:

(1) Chen J et al. Antiviral CD8+ T cell immune responses are impaired by cigarette smoke and in COPD. Eur Respir J. 2023 Jun 29:2201374. PMID: 37385655.



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