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Studie deckt eine Steuerzentrale für Hautentzündungen auf

Entzündungsreaktionen in der Haut können Schäden durch UV-Strahlung oder Infektionen reduzieren, können aber auch zu schmerzhaften Symptomen wie Sonnenbrand führen. Eine aktuelle Studie der Universität Bonn und des Universitätsklinikums Bonn hat nun eine molekulare Steuerung identifiziert, die diese Stresssignale integriert. Die Ergebnisse wurden im Journal of Experimental Medicine veröffentlicht.

Als größtes Organ des menschlichen Körpers stellt die Haut buchstäblich eine große Barriere gegenüber Umweltreizen und Krankheitserregern dar. Wenn diese Barriere beeinträchtigt wird, kann es zu schmerzhaften Entzündungen kommen – wie jeder weiß, der schon einmal einen Sonnenbrand hatte. Doch wie genau dieser ausgelöst wird, wurde bisher nicht im Detail verstanden. „In unserer Studie haben wir uns die Prozesse genauer angeschaut“, erklärt Prof. Dr. Florian Schmidt, der eine Forschungsgruppe am Institut für angeborene Immunität des Universitätsklinikums Bonn leitet.

UV-Stress löst Signalkette aus

UV-Licht ist sehr energiereich. Wenn es auf die Haut trifft, kann es daher wichtige Zellmoleküle schädigen und als häufige Folge Entzündungen auslösen. Wie genau dies geschieht, war jedoch unklar. „Wir konnten nun zeigen, dass ein bekannter zellulärer Stresssignalweg diese Entzündungsreaktionen auslösen kann“, erklärt Schmidt, der auch Mitglied der Transdisciplinary Research Area (TRA) „Life and Health“ und des Exzellenzclusters ImmunoSensation2 bei ist der Universität Bonn.

Die zelleigenen „Ingenieurbüros“, die Ribosomen, bauen normalerweise Proteine ​​nach den Anweisungen im Erbgut zusammen. Wenn diese durch UV-Schäden beeinträchtigt wird, schlagen sie Alarm: Sie lösen die sogenannte ribotoxische Stressreaktion aus. Seit Jahren ist bekannt, dass dies eine Signalkaskade auslöst, die zur Aktivierung eines Enzyms namens p38 führt. „Unsere Forschung zeigt, dass p38 NLRP1, einen kritischen Schalter für Entzündungen in der Haut, molekular modifiziert und damit auf neuartige Weise aktiviert. Dadurch wird der Zusammenbau von Inflammasomen aus vielen molekularen Bausteinen initiiert.“

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Inflammasomen sind mächtige Waffen des angeborenen Immunsystems. Diese komplexen molekularen Maschinen können unter anderem inaktive Entzündungsbotenstoffe in ihre aktive Form umwandeln. Gleichzeitig sorgen sie dafür, dass zahlreiche Löcher in der Zellmembran entstehen. Dadurch können Botenstoffe nach außen gelangen und so die körpereigenen Abwehrkräfte zu Hilfe rufen. Letztlich führen die Löcher zum Tod der Zelle: Irgendwann explodiert sie förmlich und entleert ihren Inhalt ins Gewebe. Die nun schlagartig aus dem Zellinneren freigesetzten Moleküle sind ein weiteres Warnsignal für das Immunsystem.

Viren aktivieren auch p38

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Interessanterweise wird p38 nicht nur durch übermäßiges Sonnenbaden aktiviert. „Wir konnten zeigen, dass auch von Mücken übertragene Viren NLRP1 über p38 aktivieren können“, betont Lea-Marie Jenster, Doktorandin im Labor Schmidt und Erstautorin dieser Studie. „Dazu gehört zum Beispiel das Chikungunya-Virus, das in Teilen Afrikas und Asiens ein großes Problem darstellt und im Zuge des Klimawandels auch Deutschland erreichen könnte.“ Wahrscheinlich lösen Viren sogar die Aktivierung von p38 über mehrere Wege aus.

P38 ist eine molekulare Informationsdrehscheibe in der Haut, in der verschiedene Warnsignale zusammenlaufen – ähnlich der Leitstelle der Feuerwehr. Allerdings löst nicht jeder eingehende Hilferuf sofort die Ansammlung von Inflammasomen aus – dies geschieht erst, wenn die Anzahl und Intensität der Alarme eine bestimmte Schwelle überschreiten.“

Prof. Dr. Florian Schmidt, Universität Bonn

Diese Regelung ist wichtig, da Inflammasome gefährliche Waffen sind, die erhebliche Kollateralschäden verursachen. Beispielsweise führt die ausgelöste starke Entzündung dazu, dass Teile des Hautgewebes absterben.

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Manchmal werden Inflammasomen jedoch nicht streng genug bekämpft – wie beim Sonnenbrand oder auch bei manchen Autoimmunerkrankungen. Vielleicht eröffnet p38 eine neue Möglichkeit, solche überbordenden Immunreaktionen in der Haut gezielt zu unterdrücken.

Teilnehmende Institutionen:

An der Studie waren neben dem Universitätsklinikum Bonn und der Universität Bonn die University of Melbourne (Australien) und das Boston Children’s Hospital (USA) beteiligt.

Quelle:

Universität Bonn

Referenz:

Jenster, LM., et al. (2022)P38-Kinasen vermitteln die NLRP1-Inflammasom-Aktivierung nach ribotoxischer Stressreaktion und Virusinfektion. Zeitschrift für experimentelle Medizin. doi.org/10.1084/jem.20220837.

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