Forschung: So entstehen Asthma-Anfälle

Serotonin-Freisetzung in Mastzellen löst Hyperreagibilität aus

Bei Asthma sind die Atemwege hyperreagibel, das bedeutet, sie reagieren überempfindlich auf verschiedene Arten von Reizen, wie beispielsweise Umwelteinflüsse, Allergene oder Chemikalien. Wie es im Detail zu dieser Reaktion kommt, gilt in der Wissenschaft als nicht ausreichend verstanden. Ein Forschungsteam aus Schweden konnte nun an dieser Stelle aufklären.

Forschende der Universität Uppsala (Schweden) haben einen neuen Mechanismus entdeckt und entschlüsselt, der zur Hyperreagibilität der Atemwege beiträgt. Der Arbeitsgruppe zufolge spielt bei dem Prozess die Freisetzung von Serotonin aus Mastzellen eine zentrale Rolle. Die Studienergebnisse wurden kürzlich in dem Fachjournal „Allergy“ veröffentlicht.

Was ist Hyperreagibilität?

Etwa 10 Prozent der schwedischen Bevölkerung leidet an Asthma. Auch in Deutschland sind rund acht Millionen Menschen von Asthma betroffen. Diese Personen reagieren hypersensibel auf bestimmte Reize wie körperliche Anstrengung, kalte Luft oder bestimmte Chemikalien und Allergene. Als Folge verengen sich die Atemwege und die Betroffenen bekommen nur noch schlecht Luft.

Wie wird Asthma diagnostiziert?

Bei Verdacht auf Asthma wird üblicherweise ein sogenannter „Methacholintest“ durchgeführt, um festzustellen, ob eine Person Anzeichen einer Überempfindlichkeit der Atemwege zeigt. Das Methacholin bindet an Muscarin-Rezeptoren an der Innenseite der Luftröhre. Bei einer Überreaktion beginnen diese Muskelzellen zu kontrahieren, was zu einer Verengung der Luftröhre führt.

Wechselwirkung zwischen Mastzellen und Serotonin

Die schwedische Arbeitsgruppe fand nun an Mäusen heraus, worauf die Überempfindlichkeit der Atemwege auf Methacholin zurückzuführen ist. Eine Wechselwirkung zwischen bestimmten Immunzellen und dem Hormon Serotonin scheint die Hyperreagibilität auszulösen.

Bei den beteiligten Immunzellen handelt es um Mastzellen, die zum angeborenen Immunsystem gehören und hauptsächlich im Geweben zu finden sind, die mit der äußeren Umgebung in Kontakt stehen. Zu diesen Geweben gehören beispielsweise die Haut und die Atemwege. Die Mastzellen verfügen über zahlreiche verschiedene Rezeptoren, die Teile von fremden oder pathogenen Substanzen erkennen können. Die Immunzellen können schnell reagieren, wenn sie durch entsprechende körperfremde Stoffe aktiviert werden.

Was passiert, wenn Mastzellen aktiviert werden?

Mastzellen haben in ihrem Zytoplasma Speicherkapseln, die Granula genannt werden. In diesen Speichern werden bestimmte Substanzen gelagert, die bei Bedarf freigesetzt werden können, um bestimmte physiologische Reaktionen auszulösen. Diesen Mechanismus setzen die Mastzellen gewöhnlich zur Abwehr von Krankheitserregern ein. Bei Asthma wird die Abwehr aber auch bei harmlosen Stoffen aus der Umwelt aktiviert. Warum dies geschieht, konnten die Forschenden nun zum Teil erklären.

Wie es zu der überempfindlichen Reaktion der Atemwege kommt

Laut der Studie besitzen die Mastzellen, die zur Hyperreagibilität der Atemwege beitragen, einen Rezeptor (Bindestelle) für Methacholin namens muskarinischer Rezeptor-3 (M3). Wenn Methacholin an M3 bindet, setzen die Mastzellen als Reaktion Serotonin frei. Das Hormon wirkt wiederum auf die umliegenden Nervenzellen, die die Atemwege steuern. Dies veranlasst Atemwegszellen dazu, Acetylcholin zu produzieren. Dieser Neurotransmitter bindet ebenfalls an den M3-Rezeptor und setzt so eine Kettenreaktion in Gang.

Wirkungsweise von Tiotropium neu definiert

Die Forschenden konnten durch die Erkenntnis auch die Wirkungsweise des Wirkstoffs Tiotropium aufklären, der beispielsweise bei schwerem Asthma und COPD verschrieben wird. Bisher wurde die Wirkung ausschließlich auf die Blockade des M3-Rezeptors zurückgeführt. Wahrscheinlich besteht die eigentliche Wirkung des Medikaments aber darin, dass die Freisetzung von Serotonin unterbunden wird und somit die Kettenreaktion ausbleibt. (vb)

Mehr über die Erkrankung Asthma erfahren Sie in dem Artikel: Asthma bronchiale – Ursachen, Symptome und Therapie.