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Membranschneidendes Pilzprotein-Duo steht im Zusammenhang mit Atemwegsallergien
Zuletzt überprüft: 09.08.2025
Wissenschaftler des National Institute of Biological Sciences in Peking berichten, dass zwei porenbildende Proteine des weit verbreiteten Schimmelpilzes Alternaria alternata die Epithelmembranen der Atemwege durchstechen und Signale auslösen, die zu allergischen Atemwegsentzündungen führen.
Allergene, die eine Typ-2-Immunität auslösen – wie Hausstaubmilben, Pollen und Schimmelsporen – sind strukturell ähnlich. Mustererkennungsrezeptoren bekämpfen bakterielle und virale Bedrohungen, während Typ-2-Reaktionen offenbar Gewebeschäden erkennen.
Der MAPK-Signalweg fungiert als molekulare Schaltzentrale in Epithelzellen und übersetzt externen Stress in Befehle auf Genebene. Das Zytokin IL-33 ist ein „Alarmsignal“, das normalerweise in den Zellkernen der Atemwegszellen gespeichert ist, aber bei Membranschäden plötzlich freigesetzt wird. Es rekrutiert angeborene Immunzellen und leitet eine Reaktion ein. Bei allergischen Atemwegsentzündungen verstärkt die MAPK-Aktivität die von IL-33 initiierten Programme und rückt diese beiden molekularen Komponenten in den Mittelpunkt des Entzündungsprozesses.
In der in Nature veröffentlichten Studie „Epithelial cell membrane perforation induces allergic airway inflammation“ entwickelten die Wissenschaftler eine Strategie zur Reinigung und Nachbildung des Systems, um zu testen, ob Pilzproteine über epitheliale Erkennungsmechanismen eine Entzündung des Typs 2 auslösen können.
Als Versuchsmodelle wurden menschliche Lungenepithelzelllinien und die wiederholte intranasale Verabreichung von Proteinen an Mäuse verwendet, wobei die frühe Aktivierung durch IL-33-Freisetzung, MAPK-Phosphorylierung und entzündungsbedingte Genexpression überwacht wurde.
Die Forscher entdeckten zwei Proteine des Schimmelpilzes Alternaria alternata, Aeg-S und Aeg-L, die gemeinsam die Membranen von Atemwegszellen durchbohren. Mikroskopische Aufnahmen zeigen sie in einer ringförmigen „Bohrer“-Struktur. In niedrigen Dosen gelangt Kalzium in die Zellen und löst die MAPK-Kaskade aus; in höheren Konzentrationen zerfallen die Zellen und setzen den „Alarm“-Hemmer IL-33 frei. Keines der Proteine ist allein wirksam.
Durch die Blockierung des Kalziumeintritts oder die Hemmung der MAPK-Kaskade werden alle nachfolgenden Reaktionen vollständig gestoppt. Das Einatmen eines Proteinpaares bei Mäusen verursacht klassische Allergiesymptome: Ansammlung von Eosinophilen in der Lunge, Aktivierung von T-Helferzellen 2 und ein starker Anstieg des IgE-Spiegels, während Schimmelpilze, denen eines der Proteine fehlt, keine Entzündung der Atemwege hervorrufen.
Sechs strukturell nicht verwandte porenbildende Toxine – von Pilzen, Bakterien, Ringelwürmern und Nesseltieren – lösten beim Einatmen ähnliche Veränderungen der Epithel- und Immunreaktionen aus, darunter die Freisetzung von IL-33 und die Aktivierung von MAPK in Epithelzellen, auch ohne IL-33-Rückkopplung.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Membranperforation vom Körper als Gefahrensignal erkannt wird und ausreicht, um Typ-2-Immunwege im Atemwegsepithel auszulösen. Die Autoren vermuten, dass viele scheinbar nicht verwandte Allergene und Gifte porenbildende Proteine enthalten und dass eine Perforation erklären könnte, warum so unterschiedliche Reize ähnliche Atemwegsentzündungen verursachen.