Wie Bauernhöfe vor Asthma schützen

Asthma-Schutz aus dem Stall: Forscher haben entdeckt, auf welchem Wege die „gesunde Landluft“ Kinder vor Allergien schützt. Ein einzelnes Protein dämpft demnach die Reaktion des Immunsystems auf ein normales Maß ab. Funktioniert dieses Schutzprotein nicht, so kann auch das Aufwachsen auf dem Bauernhof die Allergien nicht mehr fernhalten. Diesen Mechanismus zu verstehen, könnte auch dabei helfen, einen Impfstoff gegen Asthma zu entwickeln, schreiben die Forscher im Magazin „Science“.

„Kinder, die draußen spielen, werden nicht krank“, sagt ein Sprichwort. Tatsächlich ist bekannt, dass Kinder, die viel Kontakt mit der Umwelt haben und etwa auf Bauernhöfen aufwachsen, viel seltener Allergien wie Heuschnupfen oder Asthma bekommen. Auch als Säugling auf einem Tierfell zu schlafen oder rohe Kuhmilch zu trinken kann das Risiko senken, dass das Immunsystem derartig überreagiert. Besonders der Staub aus Tierställen ruft offenbar diesen schützenden Effekt hervor. Der Mechanismus hinter der „gesunden Landluft“ war jedoch bislang unbekannt.

Stallstaub schützt vor Hausstaub-Allergie

Diesen Staub und seine Wirkung haben Forscher unter der Leitung von Bart Lambrecht vom Flämischen Institut für Biotechnologie (VIB) im belgischen Gent nun genauer untersucht. Sie behandelten dafür Mäuse einige Tage lang mit einem Extrakt von Stallstaub aus Deutschland und der Schweiz und setzten die Tiere dann dem allergieauslösenen Kot von Haustaubmilben aus. „Diese Tests zeigten, dass die Mäuse völlig geschützt gegen Hausstaubmilben-Allergie waren, der häufigsten Ursache von Allergien bei Menschen“, sagt Lambrecht.

Hausstaubmilben und ihr Kot sind die häufigsten Allergieauslöser beim Menschen. © iStock.com / selvanegra

Schon länger vermutet man, dass für diese Wirkung Mikroben verantwortlich sind, die in dem Staub leben. Lambrecht und seine Kollegen hatten konkret einen Bestandteil der Bakterien-Zellwand im Verdacht, das Lipopolysacharid oder Endotoxin. Denn dieses löst bekanntermaßen Fieber und heftige Immunreaktionen aus.

Enzym A20 beruhigt die Schleimhäute

Aber kann es auch das Immunsystem vorbereiten und so gegen allergische Überreaktionen trainieren? Weitere Tests mit Mäusen bestätigten dies: Behandelten die Forscher die Versuchstiere mit dem Endotoxin, so zeigten die Zellen der Schleimhäute in der Lunge nach einer Weile kaum noch Entzündungsreaktionen. Bei der Kontrollgruppe trat hingegen weiterhin Asthma auf, sobald die Tiere mit Hausstaub in Kontakt kamen.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass in den Schleimhäuten der mit dem Endotoxin behandelten Mäuse ein Enzym namens A20 besonders aktiv ist. Dass es gerade dieses Enzym ist, dass die Überreaktion des Immunsystems dämpft, zeigte ein weiterer Test: „Wenn wir das A20-Protein in den Schleimhäuten der Lunge deaktivieren, kann der Stallstaub die allergische oder asthmatische Reaktion nicht mehr senken“, erklärt Hamida Hammad vom VIB.

Asthmatische Bauerhofkinder durch defektes A20

Versuche an Zellkulturen aus Lungenzellen von sowohl gesunden Menschen als auch Asthma-Patienten zeigten, dass A20 beim Menschen genauso wirkt: Die Behandlung mit bakteriellem Endotoxin veranlasst die Zellen, mehr von dem schützenden Enzym zu produzieren. Das Immunsystem reagiert daraufhin nur noch, wenn es wirklich nötig ist, und nicht mehr in übertriebenem Ausmaß.

Die Funktion des Enzyms A20 könnte zu neuen Therapien gegen Asthma führen. © FreeImages.com / Jenny Rollo

Doch der Schutz vor Allergien durch Staub aus dem Stall funktioniert nicht immer – einige wenige Kinder werden trotzdem von Asthma geplagt. Die Wissenschaftler fanden auch dafür eine Erklärung. Sie untersuchten 2.000 Kinder, die alle auf Bauernhöfen aufgewachsen waren. Die meisten waren tatsächlich geschützt, mit einigen wenigen Ausnahmen: „Diejenigen, die nicht geschützt sind und trotzdem Allergien entwickeln, haben eine genetische Variante des A20-Gens, die zu einer Fehlfunktion des A20-Proteins führt“, erklärt Lambrecht.

Auf dem Weg zum Astma-Impfstoff?

Als nächstes wollen die Wissenschaftler genauer herausfinden, welche Bestandteile des Staubes noch den Schutz vor Allergien bewirken. Die Endotoxine seien ein guter Anfang, meint Hammad, aber vermutlich seien noch andere Substanzen beteiligt. Ein bestimmtes Zuckermolekül mit ähnlichem Effekt hatten Wissenschaftler schon vor einigen Jahren im Staub aus Tierställen entdeckt. Bakterielle Endotoxine bestehen ebenfalls zum großen Teil aus verschiedenen Zuckern.

Von dort ist es möglicherweise nur ein kleiner Schritt zu einem effektiven Mittel gegen Asthma: „Herauszufinden, wie Stallstaub diese Art von Schutz bietet, hat uns sicherlich auf den richtigen Weg gebracht, einen Asthma-Impfstoff und neue Allergie-Therapien zu entwickeln“, sagt Hammad. „Allerdings sind noch einige Jahre an Forschung nötig, bis sie für Patienten verfügbar sind.“ (Science, 2015; doi: 10.1126/science.aac6623)

(American Association for the Advancement of Science / VIB, 04.09.2015 – AKR)