Regeneration der Lunge und Airway-Remodelling

15.03.2023

Aus dem Tierreich sind Phänomene bekannt, bei denen komplette Organe nachgebildet werden. Auch die menschliche Leber oder die Haut sind in gewisser Weise regenerierfähig. Die Lunge schafft dies in dieser Form nicht, doch in gewissem Maße kann sie regenerieren.

Wenn die Lunge geschädigt ist, etwa durch Infektionen mit Bakterien und Viren oder durch Zigarettenrauch, ist sie gefordert zu regenerieren. Neue Zellen werden durch Teilung und Vermehrung von unbeschädigten, noch vorhandenen Zellen oder durch Mithilfe sogenannter Stammzellen oder Vorläuferzellen gebildet. In einem Maße wie in der Tierwelt kann diese Regeneration allerdings nicht ablaufen. Verglichen mit anderen Organen wie der Haut oder dem Darm, in denen permanent und in einer hohen Rate Zellen ersetzt werden, ist dieser sogenannte Zell-Turnover in den Atmungsorganen gesunder Erwachsener sogar auffällig gering.

Airway Remodelling

Chronische Schädigungen der Lunge können dazu führen, dass sich das Organ nicht regeneriert, sondern sich das Lungengewebe sogar auf schädliche Weise umstrukturiert. Dieses sogenannte Remodelling spielt bei fast allen Lungenerkrankungen eine Rolle und ist das Ergebnis fehlgeleiteter Reparaturprozesse. Dieses „Airway Remodelling“ kann zu vermehrter Einlagerung von Bindegewebe in die Wand der Bronchien, zu einer Zunahme von schleimbildenden Drüsenzellen im Bronchialepithel oder einem verstärkten Wachstum von Muskelzellen in den Atemwegswänden führen. Airway Remodelling ist ein zentraler Krankheitsmechanismus bei fast allen chronischen Lungenkrankheiten.

Die drei R

Wissenschaftler:innen sprechen von den „drei R“ der Lunge: Reparatur, Remodelling und Regeneration. Ihre Mechanismen und Prozesse werden laufend erforscht. Können sie entschlüsselt werden, könnten daraus neue Therapien für Lungenkrankheiten entstehen.

Für die Regeneration sind Stammzellen und Vorläuferzellen essenziell. Bei vielen genetisch bedingten Lungenerkrankungen funktioniert sie jedoch nicht wie erwünscht. Zudem nimmt die Regenerationsfähigkeit der Lunge mit dem Alter ab. Daher wird intensiv daran geforscht, die Regenerationsmechanismen der Lunge zu verstehen, damit künftig Stamm- oder Vorläuferzellen gelenkt werden können, um Schäden zu reparieren. Dafür ist es nötig, komplexe Signalwege zu erkunden, die mithilfe von Botenstoffen und biochemisch aktiven Substanzen funktionieren.

Werden all diese Mechanismen und Prozesse geklärt, könnten sogenannte pluripotente Stammzellen für neue therapeutische Optionen sorgen. Zu diesem Zweck werden fertig entwickelte Körperzellen im Labor in den Stammzellenzustand rückversetzt, indem spezielle Gene eingebracht werden – sie werden „reprogrammiert“. Diese Zellen fungieren als Werkzeuge für die Forschung, an ihnen können neue Therapien und medizinische Wirkstoffe getestet werden. Im Rahmen einer regenerativen Zelltherapie könnten damit gesunde Lungenzellen „produziert“ werden.

Noch gibt es keine zugelassene Therapie mit Stammzellen für Lungenkrankheiten. Das sogenannte Reverse Remodelling, das Rückgängigmachen des krankhaften Zellumbaus, gilt als große Hoffnung.