Wie Schleimhäute auf Allergene reagieren

Immer mehr Menschen sind mit Allergien konfrontiert. Die Prozesse von Allergien im Körper werden momentan aber noch unzureichend verstanden. In einem neuen Forschungsprojekt, gefördert von der Stadt Wien MA 23, will die FH Campus Wien mehr Licht in die genauen Vorgänge bringen, die Allergene in der Lunge und in der Nase auslösen.

Barriere mit Signalwirkung

Im Fokus stehen Epithelzellen. Sie kleiden die Schleimhäute des Menschen aus bilden eine Barriere gegen Viren, Bakterien und anderen Schadstoffen. Auch mit Allergenen treten sie als Erstes in Kontakt. "Was die Haut im äußeren Bereich ist, sind die Epithelzellen in den Schleimhäuten", erklärt Marianne Raith vom Fachbereich Biotechnologie der FH Campus Wien. Sie erforscht aktuell mit Kolleg*innen im Kompetenzzentrum für Molecular Biotechnology, welchen Effekt Umweltgifte und Allergene auf respiratorische Epithelzellen haben.

Im Prinzip kann jedes Eiweiß ein Allergen für einen Menschen darstellen. Wieso manche Proteine wesentlich häufiger Allergene sind als andere, ist noch nicht ausreichend erforscht. Die Reaktion auf Allergene beginnt jedenfalls bei den Epithelzellen, die beim Zusammentreffen Signale aussenden und damit im Körper allergische Reaktionen auslösen. Über diese Prozesse weiß man noch nich viel.

Zellen aus echten Nasen

In einem Vorgängerprojekt haben Raith und Kolleg*innen bereits untersucht, welche Gene in den Epithelzellen speziell durch Birkenpollen angeschaltet werden. Nun werden die Versuche auf andere Allergenquellen ausgeweitet, etwa Gräserpollen, Pollen von Unkräutern oder Schimmelpilzen. Untersucht werden soll die Reaktion der Epithelzellen auf diese Allergenquellen und die Interaktion und Kommunikation mit Zellen des Immunsystems.

Für die Versuche werden Epithelzellen verwendet, die aus der Nase von allergischen oder nicht allergischen Personen stammen. Die Zellen werden im Zuge von Operationen entnommen, etwa Korrekturen der Nasescheidewand, und in einem "Air-Liquid-Interface" kultiviert. Auf einer Art Membran werden die Zellen von unten mit Nährstoffen versorgt. Darüber befindet sich Luft, wodurch in vitro die natürliche Umgebung der Zellen in der Nase simuliert wird. In dieses System werden die Allergene dann eingebracht.

Feinstaub als Transporthelfer

Im aktuellen Projekt interessieren sich die Forscher*innen besonders für die Verbindung von Allergenen und Luftschadstoffen. Durch Feinstaub können Allergene etwa tief in die Atemwege vordringen, zudem könnte Feinstaub die Genexpression in den Epithelzellen zusätzlich verändern. Für Versuche mit den kultivierten Zellen wird zunächst zu den Allergenen standardisierter Feinstaub eingebracht, dessen Zusammensetzung bekannt ist. In weiterer Folge soll Feinstaub auch mit einem Filter aus der Umgebungsluft gesammelt und dann mit den Epithelzellen und Allergenen in Verbindung gebracht werden.

Medikamente vorstellbar

Von dem Forschungsprojekt erhofft sich Marianne Raith, mehr über die Wirkungsweisen von Allergien und mögliche Abwehrstrategien zu erfahren. Langfristig vorstellbar wäre etwa, gezielt Signale zu blockieren, die Allergene auslösen, etwa mit Hilfe von Medikamenten, Sprays oder Augentropfen. Vorerst geht es jedoch um das grundsätzliche Verständnis der Vorgänge beim Allergenkontakt.

Längere Pollensaisonen

Unumstritten ist, dass diesem Thema immer mehr Bedeutung zukommt. Denn die Globalisierung und der Klimawandel führen dazu, dass Allergiker*innen neuen Allergenquellen ausgesetzt sind. Raith: "Denken Sie nur an die immer häufiger auftretende Ragweed-Allergie. Das ist ein Unkraut, das aus Amerika eingeschleppt wurde und nun schwere Allergien auslöst." Außerdem bedingen die geänderten Umwelt- und Klimabedingungen zunehmend verlängerte Pollensaisonen.

Insgesamt werden an dem Projekt über die Laufzeit von vier Jahren durchgehend drei Forschende der FH Campus Wien ständig mitwirken. Außerdem sind auch Studierende aus den Studiengängen der Molekularen Biotechnologie mit eingebunden und tragen mit ihren Bachelor- und Masterarbeiten zur Klärung der Forschungsfragen bei.

Dieser Artikel ist im Rahmen einer Kooperation zwischen futurezone und FH Campus Wien entstanden.