Wenn die Luft dünn wird: Wie das Immunsystem auf Sauerstoffmangel reagiert

Jede Zelle des menschlichen Körpers ist auf Sauerstoff angewiesen. Wie aber reagiert unser Immunsystem auf einen Sauerstoffmangel? Beeinflusst dieser Faktor Entzündungsreaktionen oder die Tumorentstehung? Mit einem neuen interdisziplinären Forschungsansatz in einer Höhentrainingskammer wollen Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen diese Fragen beantworten.

Der Sauerstoffverbrauch in Zellen und Geweben wird durch den Hypoxie-induzierbaren Faktor (HIF) geregelt, für dessen Entdeckung der Nobelpreis für Medizin im Jahr 2019 vergeben wurde. Prof. Dr. Joachim Fandrey mit dem Team des Instituts für Physiologie der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen erforscht seit vielen Jahren intensiv die Regulationsmechanismen von HIF, der beispielsweise für die Tumorentstehung sowie Entzündungsprozesse maßgeblich verantwortlich ist. Diese Erkenntnisse wurden bisher jedoch nahezu ausschließlich in Tiermodellen und in vitro Ansätzen gewonnen. Ob und inwieweit sich diese Befunde auch in realen Lebenssituationen beim Menschen bestätigen lassen, ist noch weitgehend unklar, weil bisher geeignete Untersuchungsmodelle fehlten.

Hier setzt ein neues Forschungsprojekt an, das im Rahmen des UMEA Clinician Scientist Programms von Dr. Bastian Tebbe geleitet wird. Für die Umsetzung haben sich Arbeitsgruppen des Instituts für Physiologie, des Instituts für Medizinische Psychologie und Verhaltensimmunbiologie sowie die Klinik für Infektiologie und die Klinik für Nephrologie zusammengeschlossen.
Im Rahmen des Projekts wird gesunden männlichen Probanden entweder ein Placebo oder Lipopolysaccharide (LPS) intravenös verabreicht. LPS aktiviert das Immunsystem und ruft eine einige Stunden anhaltende, systemische Entzündungsreaktion hervor. Anschließend erfolgt ein mehrstündiger Aufenthalt im Höhentrainingszentrum bewegungsfelder in Essen-Rüttenscheid. In der Höhentrainingskammer beträgt der Sauerstoffanteil in der Luft lediglich 11% statt der gewohnten 21%, was einer Höhe von ca. 4300 Meter entspricht.

Das Forschungsteam nimmt im Anschluss das Immunsystem der Probanden unter die Lupe. Die Reaktion des Immunsystems auf den Sauerstoffmangel wird aus unterschiedlichsten Perspektiven und mit molekularbiologischen, immunologischen und endokrinologischen Methoden sowie Fragebögen zu Befindlichkeiten sowie Aufmerksamkeits- und Reaktionstests analysiert.

Durch diesen innovativen und interdisziplinären Ansatz möchten die Forschenden neue Erkenntnisse über die Funktion immunkompetenter Zellen gewinnen, die auch Rückschlüsse auf die auftretende Fehlregulation des Immunsystems bei schweren und lebensbedrohlichen Infektionen (Sepsis) zulassen.
„Dieses Projekt ist ein hervorragendes Beispiel für die Verbindung von klinischer Arbeit und Forschung. Es war daher naheliegend, das Projekt im Rahmen des Clinician Scientist Programm (UMEA) der Medizinischen Fakultät zu planen“, erklären der Physiologe Prof. Dr. Joachim Fandrey und der Verhaltenswissenschaftler Prof. Dr. Manfred Schedlowski.

Quelle: Pressemitteilung Universtitätsklinikum Essen 11/2021