Ringförmiger Zucker hilft bei Arteriosklerose

Cyclodextrin fördert Abbau der gefürchteten Plaques

Wenn allmählich die Schlagadern verhärten und sich entzünden, wird es gefährlich. Die Folgen der Arteriosklerose zählen zu den häufigsten Todesursachen in Industrieländern: Dazu zählen vor allem Herzinfarkte und Schlaganfälle.

Erforschten die Wirkung eines Zuckers auf Arteriosklerose (von links): Prof. Dr. Eicke Latz und Alena Grebe vom Institut für angeborene Immunität der Universität Bonn sowie Dr. Sebastian Zimmer von der Medizinischen Klinik und Poliklinik II des Universitätsklinikums Bonn. (© Foto: Barbara Frommann / Uni Bonn)

Kristallines Cholesterin kann zu den lebensgefährlichen Entzündungen in den Arterien beitragen. Ein internationales Forscherteam von Immunologen und Kardiologen der Universität Bonn hat nun herausgefunden, dass der ringförmige Zucker „Cyclodextrin“ die gefährlichen Ablagerungen verhindern und sogar zurückbilden kann. Die Ergebnisse werden nun im Fachjournal „Science Translational Medicine” veröffentlicht.

Für Forscher ist es immer wieder eine Herausforderung, den richtigen Ansatz für eine wissenschaftliche Fragestellung zu finden. Doch manchmal geben auch medizinische Laien wichtige Tipps, die anschließend zu echten Durchbrüchen führen. So war es auch mit Chris Hempel aus den USA, deren Zwillingstöchter an der seltenen Erkrankung „Niemann Pick Type C“ leiden. Genmutationen führen bei dieser Krankheit dazu, dass der Cholesterintransport in den Zellen nicht richtig funktioniert. Bei den Betroffenen kommt es nach anfänglich normaler Entwicklung bereits im Kindesalter zur rapiden Verschlechterung der neurologischen Funktion mit kognitiven und motorischen Behinderungen.

Es gab für „Niemann Pick C“ keine Therapie, bis Chris Hempel aktiv wurde. Mit Hilfe von Wissenschaftlern entwickelte die Mutter eine neuartige Therapie mit dem ringförmigen Zucker „Cyclodextrin“, der zu einem besseren Abtransport von überschüssigem Cholesterin aus den Gehirnzellen führt. Derzeit laufen hierzu klinische Studien in den USA.

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Wie kristallines Cholesterin massive Immunreaktionen hervorruft und zu lebensgefährlichen Entzündungen in Arterienwänden führt, erforscht Prof. Dr. Eicke Latz vom Institut für Angeborene Immunität der Universität Bonn. Zum Zusammenhang von Arteriosklerose und Immunsystem hat er im Jahr 2010 im renommierten Fachjournal „Nature“ eine Studie veröffentlicht. Darin zeigte das Forscherteam um Prof. Latz, dass Cholesterin-Kristalle einen wichtigen Rezeptorkomplex des angeborenen Immunsystems aktivieren können und damit die Entzündungsreaktion in der Arteriosklerose verstärken. Chris Hempel wurde darauf aufmerksam und berichtete dem Immunologen über ihre Erfahrungen mit Cyclodextrin.

Cholesterinreiche Diät für Mäuse
Mit einem internationalen Forscherteam aus Deutschland, den USA, Norwegen, Australien und Schweden untersuchten die Wissenschaftler unterschiedlichster Disziplinen des Universitätsklinikums Bonn unter Federführung von Prof. Latz, ob Cyclodextrin auch bei Arteriosklerose eine Wirkung zeigt. Die Forscher verabreichten Mäusen acht Wochen eine besonders cholesterinreiche Ernährung und spritzten den Tieren Cyclodextrin unter die Haut. „Sie waren weit weniger von Plaques in ihren Blutgefäßen betroffen, als eine Kontrollgruppe, die kein Cyclodextrin bekam“, sagt Dr. Sebastian Zimmer von der Medizinischen Klinik und Poliklinik II des Universitätsklinikums Bonn. Offensichtlich programmiert der ringförmige Zucker die Zellen auf eine Weise um, die zu einem besseren Abtransport von überschüssigem, kristallinem Cholesterin und zugleich zu einem Abklingen der Entzündung in den Blutgefäßen führt.

Cyclodextrin verstärkt natürlichen Cholesterinabbau in den Zellen
Der Transkriptionsfaktor „Leber-X-Rezeptor“ (LXR) ist ein Schlüsselregulator des Cholesterin-Metabolismus und spielt daher im Zusammenhang mit Arteriosklerose eine wichtige Rolle. „Ist zu viel Cholesterin vorhanden, gibt LXR ein Signal. Daraufhin werden Gene aktiviert, die für den Abtransport in der Zelle zuständig sind“, berichtet Alena Grebe, Doktorandin im Team von Prof. Latz. „Außerdem reguliert dieser Faktor Entzündungen herunter.“ Wurde bei Mäusen das Gen für LXR stumm geschaltet, funktionierte diese Signalkette nicht und Cyclodextrin zeigte keine Wirkung. Der ringförmige Zucker übernimmt offensichtlich die Rolle eines Vermittlers, der die natürlichen Mechanismen des Cholesterin-Abbaus in den Zellen verstärkt und zusätzlich die Entzündungsreaktion vermindert.

Das Team untersuchte auch an menschlichen arteriosklerotischen Gefäßen, ob Cyclodextrin die gleiche Wirkung hat wie bei Mäusen. Die Forscher kultivierten Plaques, die aus den Halsschlagadern von Arteriosklerose-Patienten operativ entfernt wurden, um deren Blutdurchfluss zu verbessern. Wurde in die Nährlösung Cyclodextrin gemischt, zeigten die Zellen die gleiche Umprogrammierung wie die der Nager: Die Mechanismen zur Rückbildung der Plaques sprangen an und die entzündliche Reaktion klang ab.

Wirkstoff ist bereits auf dem Markt
Prof. Latz hofft darauf, dass Cyclodextrin als ein Medikament zur Behandlung von Arteriosklerose weiterentwickelt werden kann. „Als Lösungsvermittler von Wirkstoffen ist es bereits auf dem Markt. Für die neue Anwendung sind jedoch noch kostspielige klinische Studien erforderlich“, sagt der Immunologe der Universität Bonn. Chris Hempel, die auf den Wirkstoff Cyclodextrin hingewiesen hat, steht übrigens als Mitautorin in der Veröffentlichung des Fachjournals.

Publikation:
Cyclodextrin promotes atherosclerosis regression via macrophage reprogramming, „Science Translational Medicine”, DOI: 10.1126/scitranslmed.aad6100, Internet: http://stm.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/scitranslmed.aad6100

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