AT
Die idiopathische Lungenfibrose (IPF) ist eine chronische Lungenerkrankung, bei der das Gewebe zwischen den Lungenbläschen zunehmend vernarbt. Dieser Bereich der Lunge ist für den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen der eingeatmeten Luft und dem Blutkreislauf verantwortlich. Durch die zunehmende Vernarbung wird dieser Gasaustausch erschwert, sodass viele Patientinnen und Patienten unter Sauerstoffmangel im Blut (Hypoxämie) leiden.
Um besser zu verstehen, wie sich ein niedriger Sauerstoffgehalt auf das Umfeld in der Lunge auswirkt, untersuchen Forscher, welche Rolle Sauerstoffmangel bei der Entstehung und dem Fortschreiten der Erkrankung spielt. An der University of Birmingham hat Ellen Jenkins, Doktorandin am Department of Inflammation and Ageing, im Rahmen ihrer von der Kennedy Trust for Rheumatology Research geförderten Promotion untersucht, wie sich Sauerstoffmangel auf bestimmte Immunzellen in der Lunge auswirkt. Ein wichtiger Bestandteil ihrer Forschungsarbeit mit dem Titel „Defining a HIF-1α Associated Immunometabolic Phenotype in Alveolar Macrophages Relevant to Idiopathic Pulmonary Fibrosis“ war der Einsatz der Whitley H35 Hypoxystation. Damit konnte das Forschungsteam kontrollierte Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt erzeugen und untersuchen, wie sich dieser auf Immunzellen in der Lunge auswirkt.
Warum sollte man die Hypoxie bei IPF untersuchen?
Patientinnen und Patienten mit IPF leiden häufig unter Hypoxämie, da die Vernarbung des Lungengewebes den Sauerstoffaustausch erschwert. Während bekannt ist, dass dieser Sauerstoffmangel Auswirkungen auf den gesamten Körper hat, gehen Forscher zunehmend davon aus, dass er auch das Lungengewebe selbst beeinflussen und möglicherweise zum Fortschreiten der Erkrankung beitragen kann.
Ellen konzentrierte sich in ihrer Forschung auf Alveolarmakrophagen (AMs), die häufigsten Immunzellen in der Lunge. Unter normalen Bedingungen befinden sich diese Zellen in einer sauerstoffreichen Umgebung, da sie direkt in den Lungenbläschen angesiedelt sind. Daraus entstand die Hypothese, dass Alveolarmakrophagen besonders empfindlich auf Veränderungen des Sauerstoffgehalts reagieren könnten:
„Es wird häufig angenommen, dass eine eingeschränkte Sauerstoffverfügbarkeit nicht nur den Blutkreislauf und andere Organe beeinflusst, sondern auch das Lungengewebe selbst. Deshalb könnte die Untersuchung des Einflusses von Hypoxie auf die in der Lunge ansässigen Zellen neue Erkenntnisse über die Mechanismen liefern, die zum Fortschreiten der IPF beitragen und möglicherweise durch eine Sauerstofftherapie beeinflusst werden könnten.“
Welche Rolle spielte die Whitley H35 Hypoxystation in der Studie?
Um dies zu untersuchen, wurde die Whitley H35 Hypoxystation eingesetzt, um Alveolarmakrophagen sowohl unter normalen Bedingungen als auch in einer Atmosphäre mit 1 % Sauerstoff zu kultivieren. Die Arbeitsstation ermöglichte es, während der gesamten Versuche eine stabile und kontrollierte Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt aufrechtzuerhalten.
Die präzise Kontrolle der Sauerstoffkonzentration ist bei der Untersuchung von Zellreaktionen auf Hypoxie besonders wichtig. So kann sichergestellt werden, dass beobachtete Veränderungen tatsächlich auf den kontrollierten Sauerstoffmangel zurückzuführen sind und nicht durch Schwankungen in der Kulturumgebung verursacht werden.
Ellen erklärt:
„Dieses Projekt wäre ohne den Einsatz der Whitley Hypoxystation nicht möglich gewesen. Durch die Untersuchung der Reaktion von Alveolarmakrophagen auf einen kontrollierten Sauerstoffmangel können wir gezielt den Einfluss der Hypoxie auf die Zellsignale untersuchen. Dieser Ansatz wird auch für die weitere Entwicklung des Projekts eine wichtige Rolle spielen.“
Was waren die wichtigsten Ergebnisse?
Im Rahmen des Projekts wurde untersucht, wie sich normale und sauerstoffarme Bedingungen auf die Funktion, den Stoffwechsel und die Eigenschaften der Alveolarmakrophagen auswirken. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Hypoxie die Fähigkeit dieser Immunzellen beeinträchtigen könnte, geschädigtes Lungengewebe bei der Heilung zu unterstützen.
Eine verringerte Fähigkeit zur Gewebereparatur könnte wiederum übermäßige Heilungsprozesse durch Fibroblasten und Epithelzellen begünstigen. Diese beiden Zelltypen spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten der Lungenfibrose.
Die vollständigen Ergebnisse wurden im European Respiratory Journal veröffentlicht und können hier eingesehen werden.
Was könnten diese Ergebnisse für zukünftige IPF-Behandlungen bedeuten?
Bei Patientinnen und Patienten mit IPF wird eine Sauerstofftherapie derzeit vor allem als unterstützende Behandlung eingesetzt, um die Sauerstoffversorgung des Körpers zu verbessern. Ellen geht jedoch davon aus, dass ihre Forschung dazu beitragen könnte, die möglichen weitergehenden therapeutischen Effekte einer Sauerstofftherapie besser zu verstehen.
„Durch eine genauere Untersuchung des Einflusses von Hypoxie auf verschiedene Lungenzellen könnte diese Forschung zeigen, dass Sauerstofftherapie bei der Behandlung dieser Patientinnen und Patienten eine größere Rolle spielen könnte. Derzeit wird Sauerstofftherapie bei IPF hauptsächlich als unterstützende Behandlung eingesetzt. Durch die Weiterentwicklung dieses Projekts und den Einsatz komplexerer Krankheitsmodelle könnte sich jedoch möglicherweise auch eine krankheitsmodifizierende Wirkung zeigen.“
Weitere Untersuchungen darüber, wie Hypoxie verschiedene Zelltypen der Lunge beeinflusst, könnten dazu beitragen, die Mechanismen hinter der Lungenfibrose besser zu verstehen und neue Therapieansätze für diese komplexe Erkrankung zu entwickeln.
Könnte die Whitley Hypoxystation auch Ihre Zellkulturforschung unterstützen?
Die Whitley Hypoxystationen ermöglichen eine präzise Kontrolle von Sauerstoff, Kohlendioxid, Luftfeuchtigkeit und Temperatur und schaffen damit kontrollierte, physiologisch relevante Bedingungen für die Zellkultur. Sie werden unter anderem in der Krebsforschung, Neurologie, kardiovaskulären Forschung sowie bei der Untersuchung von Hypoxie in Pflanzen und in zahlreichen weiteren Bereichen der Zellkultur eingesetzt. Erfahren Sie mehr auf unserer Website oder senden Sie eine E-Mail an info@meintrup-dws.de.
England