IL-3 signaling-induced alterations of cell mechanical properties and cell trafficking in the pathogenesis of inflammatory bowel diseases
Als chronisch-entzündliche Darmerkrankung (CED) bezeichnet man eine Gruppe von Krankheiten, die zu einer Entzündung im Verdauungstrakt mit langjährigen Beschwerden führt.
Wodurch dieser Krankheitstyp hervorgerufen wird, versteht man noch nicht genau. Generell geht man davon aus, dass er auf einer genetischen Disposition beruht und dass Antigene eine Rolle spielen, die aus dem Darm über ein durchlässiges Epithel zur Lamina propria gelangen – einer dünnen Bindegewebeschicht des Darms, die zahlreiche Immunzellen enthält und in der es dann zu einer immunologischen Überreaktion kommt. Empirische Daten sprechen dafür, dass auch Umweltfaktoren zum Krankheitsbild beitragen. So können beispielsweise Lebensstil und Konsumverhalten von Patienten die Vielfalt an Mikroorganismen im Darm drastisch reduzieren; daher nimmt man an, dass das Zusammenspiel zwischen den Darmorganismen und dem Immunsystem gestört ist. Bisher gibt es noch keine zielgerichtete Therapie für die Patienten – nur eine Reihe von Medikamenten, die vor allem die Entzündung unterdrücken und Komplikationen verhindern; in schweren Fällen bleibt manchmal nur noch der chirurgische Eingriff.
Auf seiner Suche nach neuen therapeutischen Lösungen ist Dr. Zundler auf das Interleukin 3 (IL-3) aufmerksam geworden, das im Darm vor allem von bestimmten Formen von T-Zellen (CD4+) sezerniert wird und an mehreren immunologisch bedingten Krankheitsprozessen beteiligt ist. In Tierversuchen verhindert dieses Zytokin eine chronische Entzündung im Darm. Fehlt dagegen das IL-3-Signal, so dringen vermehrt T-Zellen in die Lamina propria des Darms ein und fördern die Entzündungsreaktion. Bei Patienten mit Colitis ulcerosa, einer bestimmten Form von CED, findet man erhöhte IL-3-Spiegel – ein Rätsel, das noch gelöst werden muss. Den bisherigen Untersuchungen Dr. Zundlers zufolge verändert das Interleukin die mechanischen Eigenschaften von T-Zellen soweit, dass diese die Darmwand nicht durchdringen können.
Diese Befunde machen das Zytokin IL-3 in den Augen Dr. Zundlers zu einem wichtigen Faktor in der CED-Pathogenese. Er geht davon aus, dass IL-3 eine chronische Entzündung unterbindet, indem es das Wanderungsvermögen der T-Helferzellen beschränkt. Sollte sich diese Hypothese bewahrheiten, bestünde berechtigte Hoffnung, den Verlauf dieser entzündlichen Darmerkrankungen mithilfe einer auf dieses Zytokin ausgerichteten Therapie beeinflussen zu können.
Um beschreiben zu können, welchen Anteil das IL-3-Signal an der CED-Pathogenese hat, werden zunächst Colitis-Mausmodelle, die keinen IL-3-Rezeptor ausprägen können, auf zelluläre Veränderungen oder Unterschiede im Krankheitsverlauf hin untersucht. An Zellen von Mäusen und Menschen wird bestimmt, in wieweit das IL-3-Signal deren transkriptionelle Aktivitäten und mechanischen Eigenschaften beeinflusst. Zudem wird ausgelotet, wie die mechanischen Charakteristika welcher Strukturen des zellulären Zytoskeletts sich ändern. Zuletzt wird an Gewebeproben, die von der Darmspiegelung einer Reihe von CED-Patienten stammen, geprüft, ob die Ergebnisse der Untersuchungen an Mäusen auch auf den Menschen übertragbar sind. All diese Untersuchungen sollen Hinweise darauf liefern, an welchen Faktoren der IL-3-Signalwege man therapeutisch ansetzen kann, um den Entzündungsprozess eindämmen oder stoppen zu können.