Adenosin in Ambrosia-Pollen verstärkt Allergie

Das Beifussblättrige Traubenkraut (Ambrosia artemisiifolia) produziert Pollen, die starke allergische Reaktionen wie Asthma auslösen können. Ein Forschungsteam um Prof. Claudia Traidl-Hoffmann, die dem Direktorium von CK-CARE (Christine Kühne – Center for Allergy Research and Education) angehört, konnte zeigen, dass das bisher bekannte Hauptallergen nur in Kombination mit dem ebenfalls im Pollen vorhandenen Stoff Adenosin so stark allergen wirkt.

Das Unkraut Ambrosia artemisiifolia ist eine invasive Pflanze aus Nordamerika, die für den Menschen zwei herausfordernde Eigenschaften hat: Sie breitet sich in Europa rasant aus – besiedelt auch Gebiete in der Schweiz – und ihr Pollen wirkt selbst in kleinsten Mengen allergiefördernd. Gelangen Ambrosia-Pollen in die Atemwege, lösen sie starke Entzündungen im Lungengewebe aus. Dies kann Atemprobleme oder sogar Asthma erzeugen. Als Hauptauslöser im Ambrosia-Pollen galt bisher ein Protein mit dem Namen «Amb a 1». Gegen diese Substanz entwickeln viele Menschen, die mit Ambrosia-Pollen in Kontakt gekommen sind, Antikörper – was grundsätzlich ein Schutzmechanismus des Körpers gegen unerwünschte Stoffe oder Erreger ist, der aber bei einer Allergie fälschlicherweise angestossen wird. 

Doch offenbar ist das Protein Amb a 1 nicht alleine für die entzündliche Wirkung des Ambrosia-Pollens verantwortlich, wie ein Team um Prof. Claudia Traidl-Hoffmann, Direktorin des Institutes für Umweltmedizin an der Technischen Universität München (UNIKA-T, TUM) und Direktionsmitglied von CK-CARE (Christine Kühne – Center for Allergy Research and Education) zeigt: «Erst in Kombination mit Adenosin, das ebenfalls im Ambrosia-Pollen enthalten ist, wird dieser hochallergen», so Prof. Claudia Traidl-Hoffman. 

Die Suche nach dem unbekannten Stoff
Die Wissenschaftler untersuchten gemäss Medienmitteilung der TUM, wie verschiedene Bestandteile des Pollens auf Lungengewebe wirkten. Anschliessend wurde das Lungengewebe auf entzündliche Merkmale – etwa auf das Vorhandensein spezieller Immunzellen – untersucht. Getestet wurden zum einen der gesamte Pollenextrakt oder das Protein Amb a 1, zum anderen das Pollenextrakt ohne Proteine. Das Resultat war überraschend und aufschlussreich, wie Prof. Claudia Traidl-Hoffmann ausführt: «Nur der Gesamtextrakt löste einen allergischen Effekt aus – womit klar war, dass neben dem Protein Amb a 1 noch eine andere Substanz für die allergene Wirkung des Pollens sorgen muss.»

Als interessanter Kandidat für den Stoff X kam Adenosin in Frage. Die Forschenden hatten diesen bereits in hoher Konzentration in Birkenpollen nachgewiesen und er ist auch im Ambrosia-Pollen in grossen Mengen vorhanden. Die Hypothese wurde zum Volltreffer: Nachdem Adenosin aus dem gesamten Pollenextrakt entfernt worden war, traten nur noch sehr geringe Entzündungszeichen auf. Wurde Adenosin alleine verabreicht, konnte ebenfalls keine deutliche allergische Reaktion in der Lunge beobachtet werden. Das heisst: «Nur die Kombination der Stoffe verursacht eine allergische Reaktion», folgert Prof. Claudia Traidl-Hoffmann.

Bald ein mögliches Mittel gegen allergisches Asthma?
Interessant dabei ist, dass Adenosin ja auch natürlich im menschlichen Körper vorkommt. Es ist an vielen Prozessen beteiligt und fast alle Zellen tragen Erkennungsmoleküle für Adenosin auf der Oberfläche. Und wie verstärkt Adenosin schliesslich eine allergische Reaktion? «Pollen-Adenosin bindet an die körpereigenen Rezeptoren und kann in Kombination mit anderen Stoffen Allergien auslösen», erklärt Prof. Claudia Traidl-Hoffman. Die Forschergruppe nennt dieses Phänomen «Cross-Kingdom Signalling», bei dem pflanzliche Botenstoffe an menschliche Rezeptoren binden. 

Die Ergebnisse der Studie sind auch vielversprechend in Bezug auf die Therapie: Da sogenannte Adenosin-Rezeptor-Gegenspieler als Medikamente gegen Asthma helfen können, indem sie die Adenosin-Rezeptoren im Körper blockieren, ist dieser Aspekt auch für die Forschung rund um die Pollen-Allergie wichtig. «Die Daten zeigen, dass Adenosin gerade bei der Verschlechterung einer allergischen Reaktion eine zentrale Rolle spielt. Somit könnte man durch eine Blockade der Adenosin-Rezeptoren womöglich die Entzündungsreaktion hemmen», so die Ärztin und Forscherin.

Publikation:
M. Wimmer, F. Alessandrini, S. Gilles, U. Frank, S. Oeder, M. Hauser, J. Ring, F. Ferreira, D. Ernst, J. B. Winkler, P. Schmitt-Kopplin, C. Ohnmacht, H. Behrendt, C. Schmidt-Weber, C. Traidl-Hoffmann, J. Gutermuth, Pollen-derived adenosine is a necessary cofactor for ragweed allergy, Allergy, Mai 2015.
DOI: 10.1111/all.12642

Wie anpassungsfähig sind Neutrophile gegenüber entgegengesetzten Signalen?

Paola Martinez Murillo, Postdoktorandin in der Gruppe von Pierre-Yves Mantel von der CK-CARE AG, erhielt ein Spark-Stipendium des SNF, um die Auswirkungen gegensätzlicher Signale auf die Biologie der Neutrophilen bei atopischer Dermatitis zu untersuchen.

Spark ist ein Förderungsprogramm des Schweizerischen Nationalfonds (SNF) mit dem Ziel, Projekte zu unterstützen, die unkonventionelles Denken zeigen und einen einzigartigen Ansatz einführen. Spark ist sehr kompetitiv und unterstützt Projekte, die auf vielversprechenden und originellen Ideen basieren. CK-CARE wurde im Juni 2023 vom SNF als förderungswürdige Institution anerkannt, wodurch den Forschenden von CK-CARE neue Förderungsmöglichkeiten eröffnet worden sind.

Dieses Projekt zielt darauf ab, zu verstehen, wie zwei gegensätzliche Signale – eine dysregulierte Immunumgebung bei Ekzemen (Th2-Reaktion) und eine bakterielle Besiedlung (Th1-Reaktion) – die Funktion der Neutrophilen beeinflussen.

Neutrophile sind kleine, aber leistungsstarke Immunzellen in unserem Blut, die Bakterien und Viren abwehren. Sie leben nur 2-3 Tage und können schnell auf Infektionen reagieren. Neutrophile können sich dank ihrer genetischen Anweisungen (RNA) an verschiedene Situationen anpassen. Die reversiblen Veränderungen in der DNA unseres Körpers, die so genannten epigenetischen Modifikationen, sind entscheidend für eine funktionierende Immunantwort.

Ekzeme, eine chronische Hauterkrankung, entstehen, wenn verschiedene Faktoren wie Genetik, Hautschäden und Immunreaktionen durcheinandergeraten. Menschen mit Ekzemen haben neutrophile Granulozyten, die bei der Bekämpfung von Bakterien nicht so gut funktionieren, wodurch sie anfälliger für Infektionen sind.

Diese Studie untersucht eine Wissenslücke bei der Anpassung von Neutrophilen an ein allergisches Milieu welche durch transkriptionelle, epigenetische und funktionelle Analysen der Neutrophilen geschlossen werden soll. Anschliessend soll der Effekt einer Dupilumab Behandlung auf die Funktionalität von Neutrophilen in Patienten mit atopischer Dermatitis genau untersucht werden.

Environmental exposure and sensitization patterns in a Swiss alpine pediatric cohort

The level of environmental exposure throughout life may contribute to the prevalence of allergic sensitization and allergic disease. The alpine climate has been considered a healthy climate with little allergen exposure and pollution. We conducted a cross-sectional study to investigate local environmental exposure and concomitant prevalence of allergic sensitization among local school children born and raised in an alpine environment.

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CK-CARE Teamtreffen 2023

Vom 19. bis 20. Oktober fand das 17. CK-CARE Teamtreffen statt, an dem Mitarbeitende aus Davos sowie weiteren Standorten (Augsburg, Bonn, St. Gallen und Zürich) zusammenkamen. Auch das CK-CARE Scientific Board und der CK-CARE Verwaltungsrat waren an diesem zweitägigen Anlass vertreten.

Im Zentrum dieses Teamtreffens stand das Thema «Artificial Intelligence (AI) – Rollen, Veränderungen, Chancen und Herausforderungen», v.a. im medizinischen Bereich und in der allergologischen Forschung. Rolf Pfister, Research Director des Lab42 aus Davos, und Kilian Parigger von Cloudflight hielten zu diesem Thema jeweils eine interessante Präsentation und beantworteten in einer Paneldiskussion mit zwei medizinischen Fachpersonen alle Fragen rund um AI im Kontext von CK-CARE. Die Teilnehmenden des Teamtreffens setzten sich am nächsten Tag in Gruppenarbeiten mit Schlüsselfragen zu verschiedenen Themenfeldern zur Behandlung von Neurodermitis auseinander, deren Resultate anschliessend präsentiert wurden. Abgerundet wurde dieses Teamtreffen mit einer Führung im Kirchner Museum Davos und einem gemeinsamen Nachtessen zum ausgiebigen Netzwerken.

Der Medizincampus wächst

Deutlich sichtbar für alle wächst in Davos Wolfgang der Medizincampus in die Höhe. 

Forschung, die unter die Haut geht

Neue Methoden der CK-CARE-Forschungsgruppe von Prof. Mirjam Schenk enthüllen molekulare Ursachen der atopischen Dermatitis.

Räumliche Transkriptomik in Kombination mit Einzelzell-RNA-Sequenzierung entschlüsselt das komplexe Netzwerk von Immunzellen bei atopischer Dermatitis

Atopische Dermatitis (AD) ist eine chronisch-entzündliche Hauterkrankung, von der weltweit bis zu 3-5 % der Erwachsenen und 20 % der Kinder betroffen sind. An der Pathophysiologie der AD sind verschiedene Faktoren beteiligt, darunter die Genetik, eine veränderte Hautbarrierefunktion und immunologische Anomalien.