Ionenkanal außer Kontrolle

News: Ionenkanal außer Kontrolle

Patienten, die aufgrund eines genetischen Defekts an der Lungenkrankheit Mukoviszidose leiden, sind viel anfälliger für bestimmte Bakterien, die letztendlich den Tod verursachen. Die Mikroorganismen können in diesem Fall besser an der Zelloberfläche der Lungenzellen haften - und in sie eindringen -, weil den Lungenzellen kleine Zuckermoleküle auf den Proteinen ihrer Außenhülle fehlen. Diese wurden nicht ordnungsgemäß befestigt, weil am Ort des Zusammenbaus in der Zelle die Milieubedingungen nicht stimmen.

Dagmar Knopf

1989 entdeckten Forscher den Fehler im Erbgut, der die Lungenkrankheit Mukoviszidose oder cystische Fibrose auslöst. Das betroffene Gen CFTR codiert für ein Ionenkanal-Protein und ist somit an der Regulation des Ionenflusses über die Zellmembran beteiligt. Doch wie der Gendefekt die betroffenen Lungenzellen beeinflusst, war bislang nicht vollständig verstanden.

Nun haben Jens Poschet und Vojo Deretic von der University of New Mexico, die schon lange dem Zusammenhang zwischen Gendefekt und bakterieller Infektion nachspüren, einen neuen Hinweis bekommen. Als die Forscher ihr Augenmerk tief ins Zellinnere richteten, wurden sie fündig: Bei Zellen mit verändertem CFTR-Protein spielen Ionenkanäle in bestimmten Zellkompartimenten – dem Golgi-Apparat – verrückt. Die Folge ist, dass der pH-Wert nicht mehr dem Richtwert entspricht, sondern das Milieu im Inneren der abgetrennten Zellräume viel zu sauer wird.

Doch unter diesen Umständen scheinen die Golgi-Apparate keine ordentliche Arbeit mehr leisten zu können, und die Anheftung kleiner Zuckerketten- und Moleküle an Proteine – die nur mit einem bestimmten pH-Wert gelingt – kommt zum Erliegen. So gelangen Proteine, die für die äußere Zellmembran der Lungenzellen gedacht sind, ohne charakteristische Zuckermoleküle an ihren Bestimmungsort. Dies aber ist verhängnisvoll, denn die Zellen können sich ohne diese chemischen Gruppen schlechter gegen die bakterielle Invasion wehren. Pathogene Bakterien wie Pseudomonas aeruginosa können so leichter an den Zellen haften. Denn als die Forscher den kranken Zellen im Reagenzglas ihren natürlichen pH-Wert zurückgaben, konnten sich die Bakterien nicht länger festhalten.

Wenn sich ihre Ergebnisse auch in Menschen bewahrheiten sollten, hoffen die Forscher auf neue Therapieansätze. Denn gegen Sodbrennen werden bereits recht erfolgreich Hemmer der Ionenpumpen eingesetzt. "Wenn wir ähnliche Komponenten für die Lunge kreieren könnten, hätten wir eine einfache Lösung, um die Gesundheit der Patienten mit Mukoviszidose zu verbessern", beschreibt Deretic die möglichen Zukunftsaussichten.