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

Zertifizierung durch die Swiss Biobanking Plattform

Davos BioScience erreichte nach einigem Effort das offizielle Label der Swiss Biobanking Plattform für deren Infrastruktur. Dies ist ein wichtiger Schritt für Davos Biosciences und CK-CARE.

Das NORMA Label bestätigt: “Compliance with professional standards (e.g. ISO 20387:2018) is essential to perform our daily biobanking activities according to Good Biobanking Practices. After having successfully achieved the Vita label, our Biobank Infrastructure was recently awarded with the next step Norma label which demonstrates compliance with the Swiss Biobanking Platform (SBP) requirements for standardization of biobanking processes. This labialisation approach is part of our long-term strategy to provide high-quality samples to the research community.

Certificate of the Swiss Biobanking Plattform

CK-CARE Jahresbericht 2020

Hauptziel in einem hinsichtlich Kommunikation und Koordination schwierigen Pandemiejahr war es, die wissenschaftliche Leistungsfähigkeit von CK-CARE zu erhalten und zu steigern.

Als ein Highlight der Erfolge von CK-CARE kann hier die Identifikation eines strukturell einfachen und natürlichen Moleküls, der Buttersäure, genannt werden, die als steuerndes Prinzip bei der kindlichen Anbahnung allergischer Erkrankungen wie der Neurodermitis identifiziert wurde. Heutzutage dient die Bestimmung der Menge an Buttersäure im Stuhl von Kleinkindern als Indikator für die Wahrscheinlichkeit, eine allergische Erkrankung zu entwickeln. Die frühzeitige substituierende Gabe von Butyrat gilt als zuverlässige Massnahme, eine solche zu verhindern. Weitere Ergebnisse folgen im Bericht.

Prof. Dr. h.c. Klaus-Michael Kühne

Kühne-Stiftung Jahresbericht 2020

„Die Kühne-Stiftung hat sich die Aus- und Weiterbildung sowie Forschung und Wissenschaft im Bereich der Logistik zur Schwerpunktaufgabe gemacht; dazu gehören auch die Humanitäre Logistik und ein Projekt, das sich mit dem freien Welthandel befasst.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Medizinförderung durch Forschung, Therapie und Ausbildung für Allergologie und Kardiologie; in Davos unterhalten wir die eigene Hochgebirgsklinik und eine Reihe von Forschungseinrichtungen. In der Kultur unterstützen wir führende Opern und Konzerthäuser sowie als Hauptsponsor die Salzburger Festspiele und das Lucerne Festival.“

Prof. Dr. h.c. Klaus-Michael Kühne

Covid-19-Risiko steigt bei Pollenflug

Fliegen viele Pollen in der Aussenluft, kommt es zu erhöhten Infektionsraten mit SARS-CoV-2. Dies hat ein internationales Team unter der Leitung von Forschenden der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München mit einer breit angelegten Studie gezeigt. Angehörige von Hochrisikogruppen könnten sich durch das Beobachten von Pollenflugvorhersagen und ein entsprechendes Tragen von Staubfiltermasken schützen.

Im Frühjahr 2020 schien der Ausbruch der Corona-Pandemie in der nördlichen Hemisphäre mit den Flugzeiten der Baumpollen zusammenzutreffen. Diese Beobachtungen nahm ein internationales Forschungsteam zum Anlass für eine umfassende Untersuchung: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollten herausfinden, ob es einen nachweisbaren Zusammenhang zwischen der Pollenkonzentration in der Luft und Infektionszahlen mit SARS-CoV-2 gibt.​

Pollen beeinflussen als wichtiger Umweltfaktor die Infektionsraten erheblich 
Basierend auf der CK-CARE Forschung und unter der Federführung von Erstautor Athanasios Damialis sammelte das Team am Lehrstuhl für Umweltmedizin an der TUM Daten zu Pollenkonzentrationen in der Luft, zu meteorologischen Bedingungen und zu SARS-CoV-2-Infektionen – dabei wurden die Variationen der Infektionsrate von Tag zu Tag oder auch die Gesamtzahl positiv Getesteter berücksichtigt. In ihre Berechnung bezogen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch Daten zu Besiedelungsdichte und zu Effekten von Lockdowns ein. Die 154 Forschenden analysierten Pollendaten von 130 Stationen in 31 Ländern auf fünf verschiedenen Kontinenten.

Das Team zeigte, dass luftgetragene Pollen im Durchschnitt 44 Prozent der Varianz der Infektionsraten erklären können – manchmal spielten hier aber auch Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur eine Rolle. An Orten ohne Lockdown-Regelungen stieg die Infektionsrate im Schnitt um vier Prozent, wenn sich die Anzahl der Pollen in der Luft um 100 pro Kubikmeter erhöhte. In manchen deutschen Städten beispielsweise kamen im Untersuchungszeitraum zeitweise pro Tag bis zu 500 Pollen auf einen Kubikmeter – was insgesamt zu einem Anstieg der Infektionsraten um mehr als 20 Prozent führte. Galten in den untersuchten Gebieten Lockdown-Regeln, halbierte sich die Zahl der Infektionen im Schnitt jedoch bei vergleichbarer Pollenkonzentration in der Luft.

Pollenflug schwächt Körperabwehr
Der Grund: Wenn Pollen fliegen, reagiert die Körperabwehr in abgeschwächter Form auf Viren der Atemwege, die verantwortlich für Schnupfen und Erkältungen sind. Wenn ein Virus in den Körper gelangt, produzieren infizierte Zellen üblicherweise Signalproteine – auch bei SARS-CoV-2. Diese sogenannten antiviralen Interferone rufen benachbarte Zellen dazu auf, ihre antivirale Abwehr zu verstärken, um die Eindringlinge in Schach zu halten. Außerdem wird eine ausbalancierte Entzündungsreaktion aktiviert, um die Viren zu bekämpfen.

Ist allerdings die Pollenkonzentration in der Luft hoch und werden neben Viren auch Pollen eingeatmet, werden weniger solcher antiviralen Interferone produziert. Auch die eigentlich heilsame Entzündungsreaktion wird beeinflusst. Wenn viele Pollen fliegen, kann die Zahl der Atemwegserkrankungen daher ansteigen – dies gilt auch für Covid-19. Dabei spielt es keine Rolle, ob Betroffene an Allergien gegenüber diesen Pollen leiden oder nicht.

«Man kann nicht vermeiden, luftgetragenen Pollen ausgesetzt zu sein», sagt Stefanie Gilles, ebenfalls Erstautorin der Studie. «Personen, die zu Hochrisikogruppen gehören, sollten deshalb darüber informiert sein, dass erhöhte Pollenkonzentrationen in der Luft anfälliger gegenüber viralen Infekten der Atemwege machen. Athanasios Damialis betont: «Betrachtet man die Verbreitung des SARS-CoV-2, müssen Umweltfaktoren wie Pollen mit in die Rechnung aufgenommen werden. Das Wissen um diese Auswirkungen eröffnet neue Wege für die Prävention und Abmilderung von Covid-19.»

Staubfiltermasken schützen
Was also können Personen, die Risikogruppen angehören, tun, um sich zu schützen? Letztautorin Claudia Traidl-Hoffmann, Professorin für Umweltmedizin, Mitglied im Scientific Board von CK-CARE, rät, in den nächsten Monaten die Pollenflugvorhersagen zu Rate zu ziehen. Sie sagt: «Staubfiltermasken zu tragen, wenn die Pollenkonzentration hoch ist, kann das Virus und den Pollen gleichermassen von den Atemwegen fernhalten.»

Dr. sc. nat. Claudio Rhyner zum neuen Geschäftsführer von CK-CARE ernannt.

Am 1. Oktober 2020 hat Claudio Rhyner die Nachfolge von Dr. Georg Schäppi als Geschäftsführer von CK-CARE angetreten. Georg Schäppi wechselt per 1. Dezember 2020 als CEO an das Universitäts-Kinderspital Zürich.

Claudio Rhyner ist gebürtiger Davoser. Nach dem Studium in Chemie und Molekular Biologie promovierte er in der Asthma- und Allergieforschung. Er war in der wissenschaftlichen Grundlagenforschung unter anderem als Arbeitsgruppenleiter am SIAF (Schweizerisches Institut für Allergie und Asthmaforschung) tätig. In dieser Funktion hat er Publikationen veröffentlicht und mehrere Patente angemeldet. Bevor er die Geschäftsführung von Davos Biosciences übernahm, war als Geschäftsführer einer Ausgründung in der medizinischen Diagnostik tätig. Davos Biosciences ist eine Ausgründung im Bereich Biobanking und Teil des Medizin Campus Davos. Diese Position übt er auch weiterhin aus.

Privat engagiert sich Claudio Rhyner in der Politik und Kultur der Gemeinde Davos. Er hat zudem an der HSG St. Gallen ein Nachdiplomstudium im Bereich Management von kleinen und mittleren Unternehmen abgeschlossen.

Staphylococcus aureus als Biomarker bei Neurodermitis

Der Grad der Besiedelung der Haut mit dem Bakterium Staphylococcus aureus kann herangezogen werden, um die kommende Entwicklung der Krankheitssymptome bei Patienten mit Neurodermitis (atopisches Ekzem) vorherzusagen. Dies fand ein Forscherteam von CK-CARE, Standort Augsburg heraus.

Neurodermitis oder ‚atopische Dermatitis’ ist die am weitesten verbreitete Hautkrankheit bei Kindern und gilt als Risikofaktor für die spätere Entwicklung von Allergien. Die Störung der Barrierefunktion der Haut geht im Falle des atopischen Ekzems mit einem besonders während der Entzündungsschübe erhöhten pH-Wert, einer dichteren Besiedelung mit dem Bakterium Staphylococcus aureus und einem Ungleichgewicht innerhalb des Mikrobioms, also des normalen Gleichgewichts der die Haut besiedelnden Bakterien und Pilze, einher. Die genauen Prozesse, die das Zusammenspiel dieser Faktoren beeinflussen sind jedoch noch weitgehend ungeklärt.

In einer Pilotstudie untersuchten die CK-CARE Forscher des Lehrstuhls für Umweltmedizin, Augsburg, die Entwicklungen der Bakterien der Haut, die Entwicklung physiologischer Parameter (pH-Wert, Feuchtigkeit und Flüssigkeitsverlustes über die Haut) und die Symptomstärke/Schweregrad des Atopischen Ekzems über den Zeitraum von 8 Wochen, in denen an Neurodermitis erkrankte und gesunde Personen täglich zwei Mal Lotionen verschiedener pH-Werte (pH 5,5 und pH 8,5) auf die Haut auftrugen.