Richtig essen gegen Asthma? Wie Mikrobiom und Medikamente über die Epigenetik wirken

Dr. Ulrike Gebhardt | 9. April 2014

Autoren und Interessenkonflikte

Wird die richtige Ernährung künftig die Entstehung von Asthma bei Kindern verhindern können? So überraschend und utopisch diese Frage klingen mag – sie gehört zu den Hotspots der pädiatrischen Lungenforschung. Welche Fortschritte im Hinblick auf Prävention, Diagnostik und Behandlung des kindlichen Asthmas zu erwarten sind, war Thema des Symposiums „Pädiatrische Lungenforschung“ der Gesellschaft für Pädiatrische Pneumologie auf dem diesjährigen Pneumologenkongress in Bremen [1].


Prof. Dr. Dominik Hartl

Ein Einflussfaktor mit laufend wachsender Bedeutung für die Pathogenese des Asthmas ist das Mikrobiom. Es handelt sich um die Gesamtheit der Mikrobenmasse, die allein mit 2 Kilogramm im Darm sogar beim Körpergewicht zu Buche schlägt. Aber auch andere Körperoberflächen, die Haut und nicht zuletzt die Lunge, sind besiedelt und das hat Folgen: „Offenbar wirkt sich die Diversität und Reichhaltigkeit der mikrobiellen Komponenten auf den Schleimhäuten schützend aus“, erklärte Prof. Dr. Dominik Hartl von der Universitätsklinik für Kinder- und Jugendmedizin in Tübingen den Zuhörern in Bremen [2].

Auch die Lunge ist von Pilzen und Bakterien besiedelt

Man wisse heute, dass auch die Lunge keinesfalls steril, sondern von Bakterien und Pilzen besiedelt sei. „Ein spannendes und wichtiges Forschungsfeld ist, herauszubekommen, welche Bedeutung die Zusammensetzung des Mikrobioms für die Klinik hat“, meinte Hartl.

In seinem Vortrag stellte er eine aktuelle Studie Lausanner Forscher vor, die sich mit dem Einfluss der Ernährung, besonders von Ballaststoffen, auf die Asthmapathogenese beschäftigt [3]. Die Beimengung fermentierbarer Ballaststoffe zum Futter veränderte die Bakterienbesiedelung im Darm von Labormäusen. So wurde ein höherer Anteil kurzkettiger Fettsäuren – etwa Propionat – infolge der geänderten Bakterienzusammensetzung produziert, und diese traten vom Darm auch ins Blut über.

„Offenbar wirkt
sich die Diversität
und Reichhaltigkeit der mikrobiellen Komponenten auf
den Schleimhäuten schützend aus.“
Prof. Dominik Hartl

Proprionat kann im Knochenmark eine gewisse Gruppe von dendritischen Zellen aktivieren, die der Asthmaentstehung entgegenwirken. Die Tiere, die wegen einer Ernährungsumstellung mehr dieser Fettsäuren im Blut hatten, waren in den Experimenten vor der Entwicklung eines allergischen Asthmas geschützt. Offenbar besteht laut der Forschergruppe um Dr. Benjamin Marsland von der Universität Lausanne eine Verbindung zwischen Darm und Atemwegen, die über das Knochenmark läuft.

Welche bakteriellen Stimuli sind protektiv, welche fördern die Asthmaentstehung, wie kann man das im Rahmen der Vorbeugung nutzen? Das seien die Fragen, deren Beantwortung die Verhaltensempfehlungen zur Asthmaprävention künftig bereichern werden, war man sich in Bremen einig.


Dr. Bianca Schaub

Epigenetisches Muster als Marker für Athma-Phänotypen?

Der Einfluss der Ernährung beginnt aber schon viel früher, im Mutterleib. So berichtete Dr. Bianca Schaub vom Dr. von Haunerschen Kinderspital am Klinikum der Universität München vom Forschungsfeld der Epigenetik als Bindeglied zwischen der Genetik und den Umwelteinflüssen innerhalb der Asthma-Pathogenese [4].

Wird der DNA-Strang  verändert, etwa mittels Methylierung oder Histonmodifikationen, beeinflusst das die Aktivierung auch solcher Gene, die bei Asthma und Allergie eine wichtige Rolle spielen. „Wir gehen zurzeit davon aus, dass verschiedene Faktoren der Mutter schon pränatal einen Einfluss auf die genomweite Methylierung der kindlichen DNA haben können“, sagte Schaub.

So wirken also Umwelt, Ernährung und Lebensstil epigenetisch auf die weitere Entwicklung des Kindes und im Laufe der Zeit entscheidet sich, ob ein Kind Asthma entwickelt oder nicht, erklärte die Kinderärztin. Ein Beispiel liefern die Ergebnisse der PASTURE-Studie (Protection against Allergy: Study in Rural Environments). Sie hat gezeigt, dass bei 149 Kindern, die auf einem Bauernhof aufwachsen, im Vorschulalter die Anzahl der so genannten TREG-Zellen im Vergleich zu Kontrollkindern signifikant erhöht war [5].

„Wir gehen zurzeit davon aus, dass verschiedene Faktoren der Mutter schon pränatal einen Einfluss auf die genomweite Methylierung der kindlichen DNA haben können.“
Dr. Bianca Schaub

Die Regulatorischen T-Zellen (TREG-Zellen) sind eine Gruppe von Immunzellen, die die Aktivierung des Immunsystems unterdrücken und dadurch die Selbsttoleranz regulieren. Damit wirken sie auch der Bahnung von allergischen Reaktionen entgegen. Typisch für die TREG-Zellen ist die Aktivierung des Transkriptionsfaktors FOXP3. Dieser war bei den „Bauernhofkindern“ deutlich stärker demethyliert (und damit aktiver) als in der Kontrollgruppe.

Laut eigener, noch nicht veröffentlichter Daten sei die unterschiedliche epigenetische Regulation von Immunmechanismen auch bei Schulkindern in der Stadt mit verschiedenen Phänotypen des Asthmas assoziiert, berichtete Schaub. Die Zukunft wird zeigen, ob die epigenetischen Muster als Marker für die Identifizierung verschiedener Asthmatypen und Verläufe in der Klinik herangezogen werden können.

So spannend diese Ansätze sind, so schwierig ist, sie praktisch zu verfolgen, denn: Für die Wissenschaftler ist an Untersuchungsmaterial aus der Atemwegsschleimhaut nur schwer heranzukommen. „Die epigenetischen Veränderungen werden meist am peripheren Blut bestimmt. Selten steht Biopsiematerial zur Verfügung“, sagte Schaub. Diese Biopsien stammen dann jedoch häufig von Kindern, die noch andere Erkrankungen haben, was die Ergebnisse verfälschen kann.

Pädiatrisches Studiennetzwerk für Biologika gefordert

Dank der epigenetischen Forschung weiß man heute, dass auch „alte Bekannte“ in der Asthmatherapie, wie Kortikosteroide oder Theophyllin epigenetisch modifizieren und daher nicht nur rein pharmakologisch wirken. „Kortikosteroide haben einen massiven Einfluss auf die Histonacetylierung“, hob Prof. Dr. Michael Kabesch von der Klinik für Pädiatrische Pneumologie, Allergologie und Neonatologie an der Medizinischen Hochschule Hannover hervor [6].

„Kortikosteroide haben einen massiven Einfluss auf die Histonacetylierung.“
Prof. Dr. Michael Kabesch

Wie neben den klassischen Asthmamedikamenten die neuen Biologika in diese Konzepte passen, ist noch nicht so klar. Alle Biologika, die sich zurzeit in der Studienphase oder bereits im klinischen Einsatz befinden, beruhen allerdings auf einem Verständnis der Asthmapathogenese, wie man es vor 15 bis 20 Jahren hatte. „So lange dauert es, um ein Biologikum zur Marktreife zu bringen. Heute weiß man aber zum Beispiel, dass das Asthma nicht nur eine Erkrankung der Immunzellen, sondern auch des Epithels in den Atemwegen ist“, gab Kabesch zu bedenken.

Die Pädiater hätten hier immerhin den Vorteil, dass zunächst die Erwachsenenmediziner die neuen Medikamente ausprobierten. „Wir müssen uns dann die Frage stellen: Was lernen wir daraus und was können wir besser machen?“, hielt der Facharzt für Kinderheilkunde fest.

„Außerdem müssen die Biologika mit der personalisierten Medizin kombiniert und geschaut werden, welche Patientengruppe wirklich davon profitieren kann“, sagte Kabesch. Um hier weiter zu kommen, brauche man ein pädiatrisches Studiennetzwerk für Biologika. Kein Zentrum bekomme genügend Patienten zusammen, man müsse die Daten gemeinsam erheben und auswerten.

Referenzen

Referenzen

  1. 55. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin, 36. Jahrestagung der Gesellschaft für Pädiatrische Pneumologie, 26. bis 29. März 2014, Bremen
    Symposium „Pädiatrische Lungenforschung“ (27. März 2014)
    http://www1.pneumologie.de
  2. s. [1] Hartl D: Asthma als Infektion? Immunmechanismen und klinische Relevanz
  3. Trompette A, et Al: Nat Med. 2014; 20(2):159-166
    http://dx.doi.org/10.1038/nm.3444
  4. s. [1] Schaub B: Asthma und Epigenetik
  5. Lluis A, et Al: J Allergy Clin Immunol. 2014; 133(2):551-559
    http://dx.doi.org/10.1016/j.jaci.2013.06.034
  6. s. [1] Kabesch M: Moderne Biologicals bei chronischen Lungenerkrankungen

Autoren und Interessenkonflikte

Dr. Ulrike Gebhardt
Es liegen keine Interessenkonflikte vor.

Schaub B, Kabesch M, Hartl D: Es liegen keine Erklärungen zu Interessenkonflikten vor.

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