Endotoxine umgeben uns überall. Die giftig wirkenden Strukturen aus der Zellwand von gramnegativen Bakterien, die erst nach Tod der Zelle frei werden, wirken als Antigene. Ihr vermehrtes Auftreten kann zum Endotoxinschock führen, der sich in Fieber, Abnahme der weißen Blutkörperchen und Auslösen der Blutgerinnung äußert. Forscher der University of Iowa untersuchten die unterschiedlichen Reaktionen gesunder Personen auf das Umweltgift sowie deren genetische Ursachen.

Sie setzten 31 Männer und 52 Frauen steigenden Endotoxin-Konzentrationen aus. Die Teilnehmer hatten weder Lungen- noch Herzerkrankungen, waren seit jeher Nichtraucher und wiesen keinerlei Anzeichen von Asthma auf. Die Analyse ergab, dass 52 Versuchspersonen eine normale Reaktion auf das Umweltgift zeigten – also ein Gefühl der Enge in der Brust und andere Asthma-ähnliche Symptome. Dagegen sprachen 31 von ihnen weniger stark auf den Bronchien-verengenden Effekt an. Sieben dieser weniger empfindlichen Teilnehmer wiesen Mutationen im Gen für den toll-like-receptor-4 (TLR4) auf. Im Gegensatz dazu besaßen nur drei der 52 normal reagierenden Personen diese Genveränderungen (Nature Genetics vom Juni 2000).

"Aber die Teilnehmer mit Mutationen in TLR4 haben ein höheres Risiko, eine Blutinfektion zu entwickeln, da sie nicht auf frühere Warnsignale des Endotoxins ansprechen", erklärt der Leiter der Studie, David A. Schwartz. Außerdem bestimmen die genetischen Veränderungen die Asthma-ähnlichen Reaktionen nicht allein, auch andere Faktoren spielen eine Rolle. "Dies ist eine komplexer Prozess, an dem eventuell andere Gifte und natürlich auch andere Gene beteiligt sind," sagt der Wissenschaftler.

"TLR4 ist der Rezeptor für Endotoxin. Unsere Studie zeigt, dass die Mutationen zu einer geringeren Expression des Moleküls führen. Durch die resultierende niedrigere Rezeptordichte an der Zelloberfläche fällt die Reaktion auf Endotoxin schwächer aus," erläutert Schwartz. Um die zu Grunde liegenden Prozesse besser zu verstehen, wird der Wissenschaftler mit seiner Arbeitsgruppe als nächstes den Wirkmechanismus des Rezeptors untersuchen. Die Ergebnisse könnten außer für die Behandlung von Asthma und den von Endotoxin ausgelösten Erkrankungen auch für Lungeninfektionen und Mukoviszidose relevant sein.

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 8.6.1999
  "Herzinsuffizienz: Sind Infektionen beteiligt?"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum der Wissenschaft 1/93, Seite 34
  "Bakterielle Endotoxine"
  (nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)