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Wegweisende Erkenntnisse zur Genetik der Lungenfunktion

13.01.2012 - (idw) Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

Studienergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten bei der Behandlung von Lungenerkrankungen

COPD ist eine der am weitesten verbreiteten Lungenerkrankungen, die zudem nicht heilbar ist (englisch: Chronic Obstructive Pulmonary Disease; Chronisch obstruktive Lungenerkrankung). Etwa sechs Millionen Menschen leiden allein in Deutschland unter dieser Volkskrankheit. Eine Ende letzten Jahres in NATURE GENETICS* veröffentlichte internationale Studie enthält wegweisende Erkenntnisse zur Genetik der Lungenfunktion, die neue Möglichkeiten bei der Behandlung der gefürchteten COPD eröffnet. Wissenschaftler der Universität Greifswald haben gemeinsam mit 171 weiteren Forschern von 126 Studien-Zentren in Europa, den USA und Australien erstmals 16 Regionen im menschlichen Genom beschrieben, die maßgeblich die Lungenfunktion beeinflussen.

Diese Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die molekularen Grundlagen von Lungenerkrankungen wie COPD, sagte PD Dr. Sven Gläser von der Klinik und Poliklinik für Innere Medizin B in Greifswald. Der Einfluss der genetischen Varianten in den 16 Regionen auf die Lungenfunktion konnte in der Studie zum ersten Mal eindeutig nachgewiesen werden. Das Wissen über die damit identifizierten molekularen Mechanismen kann nun genutzt werden, um gezielt wirksamere Medikamente zu entwickeln. An der Studie waren in Greifswald neben der Klinik für Innere Medizin B das Interfakultäre Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung und das Institut für Community Medicine mit den Daten der SHIP-Gesundheitsstudie (Study of Health in Pomerania) beteiligt.

Die Forschungsarbeit wurde von den beiden britischen Professoren Martin Tobin von der Universität Leicester und Ian Hall von der Universität Nottingham sowie von Dr. Stephanie London vom U.S. National Institute of Environmental Health Sciences geleitet. Sie umfasste die Analyse von 2,5 Millionen genetischer Varianten bei 48.201 Probanden aus aller Welt. Inzwischen haben die Wissenschaftler insgesamt 26 genetische Varianten ausfindig machen können, die sich direkt auf die Lungenfunktion auswirken. In diesem Zusammenhang ist von besonderer Bedeutung, dass jene Varianten, welche die Lungenfunktion bedingen, auch die Anfälligkeit für COPD beeinflussen, betonte Gläser.

COPD ist eine fortschreitende Erkrankung, die das Atmen stark erschwert, einen von zehn Erwachsenen im Alter von über 40 Jahren betrifft und die vierthäufigste Todesursache weltweit darstellt, erklärte Prof. Martin Tobin von der Universität Leicester. Das Rauchen ist der wichtigste Risikofaktor für die Entstehung von COPD. Aber nicht alle Raucher entwickeln mit der gleichen Wahrscheinlichkeit COPD und die unterschiedliche Anfälligkeit beruht auf den genetischen Varianten des Menschen. Zum ersten Mal kennen wir nun die Identität einer derart großen Zahl dieser genetischen Varianten und der zugrundeliegenden physiologischen Mechanismen, mit denen sie in Beziehung stehen. Nun müssen wir die Forschung darauf konzentrieren, die entsprechenden Krankheitsmechanismen besser zu verstehen und daraus verbesserte Behandlungskonzepte abzuleiten. Unsere aktuellen Ergebnisse könnten den Schlüssel zu neuen Therapien für Lungenerkrankungen wie COPD liefern. Es ist aber noch zu früh für eine Aussage darüber, ob die identifizierten genetischen Varianten für die Entwicklung eines geeigneten Vorsorgetest zur Anfälligkeit für COPD benutzt werden könnten. Der sicherste Weg, COPD zu vermeiden, besteht nach wie vor darin, mit dem Rauchen aufzuhören.

Diese Arbeit ist so wichtig, weil wir bis vor kurzem die Faktoren nicht verstanden haben, die der erblichen Variabilität der Lungenfunktion zu Grunde liegen. Die groß angelegten genetischen Studien, die erforderlich waren, um die in diesem Zusammenhang wesentlichen Gene zu identifizieren, wären ohne die Zusammenarbeit vieler Forschergruppen in aller Welt und die Analyse der genetischen Daten von Tausenden von Menschen, die sich an den Studien beteiligt haben, nicht möglich gewesen, ergänzte Prof. Ian Hall von der Universität Nottingham. Wir müssen nun das Wissen, das wir durch diese Studie gewonnen haben, auf zweierlei Art nutzen: Einerseits, um mehr über die Funktion der Gene zu lernen, die das Risiko beeinflussen, eine Krankheit wie COPD zu entwickeln, andererseits, um Strategien zu entwickeln, die es erlauben, genetische Information zu nutzen, um die individuelle Patientenversorgung zu optimieren.

*Weitere Informationen
Genome-wide association and large scale follow up identifies 16 new loci influencing lung function
Nature Genetics 43, 10821090 (2011), doi:10.1038/ng.941
http://www.nature.com/ng/journal/v43/n11/full/ng.941.html

Beteiligte Greifswalder Wissenschaftler (Reihenfolge gemäß Autorenliste):
Georg Homuth (1), Beate Koch (2), Henry Völzke (3), Sven Gläser (2)
(1) Interfakultäres Institut für Genetik und funktionelle Genomforschung, ZIK-FunGene
(2) Klinik für Innere Medizin B
(3) Institut für Community Medicine

Hintergrund Lungenfunktion

Die Bestimmung der Lungenfunktion erfolgt im Allgemeinen durch die Messung zweier spezifischer Messparameter mit Hilfe einer relativ einfachen Apparatur, dem Spirometer. Bei den beiden Parametern handelt es sich einerseits um die sogenannten Einsekundenkapazität FEV1 (Forced Expiratory Volume in 1 Second), die demjenigen Luftvolumen entspricht, welches innerhalb einer Sekunde ausgeatmet werden kann, und andererseits um die Vitalkapazität FVC (Forced Vital Capacity), welche dem Gesamt-Luftvolumen entspricht, das ausgeatmet werden kann.

Bei der Chronisch Obstruktiven Lungenerkrankung (COPD), welche durch chronische Bronchitis und Lungenaufblähung (Emphysem) charakterisiert ist, verursacht die Verengung der Atemwege eine unverhältnismäßige Abnahme der Einsekundenkapazität FEV1. Husten, schleimiger Auswurf und Kurzatmigkeit sind typische Symptome der COPD.

Die einfachste Methode zur Diagnose von COPD stellt die Spirometrie dar, die häufig auch in den Praxen von Allgemeinmedizinern durchgeführt wird. Obwohl die COPD heute noch nicht heilbar ist, kann das Einstellen des Rauchens zusammen mit besonderen Behandlungen die Symptome stark lindern und die durch die Krankheit bedingten Einschränkungen der täglichen Aktivitäten und der Möglichkeiten, Sport zu treiben, verringern. Die medikamentöse Therapie besteht in der Verschreibung von Bronchien-erweiternden Arzneimitteln und, bei Verschlimmerung, auch von entzündungshemmenden Steroiden. Patienten mit COPD sind generell anfälliger für schwere Lungenentzündungen, deshalb ist die jährliche Grippeschutzimpfung für sie besonders wichtig.

Informationen zu COPD: http://www.lungenaerzte-im-netz.de

Universitätsmedizin Greifswald
Zentrum für Innere Medizin - Klinik und Poliklinik für Innere Medizin B
Friedrich-Loeffler-Straße 23 a, 17475 Greifswald

PD Dr. Sven Gläser
T +49 3834 86-22 401
E glaeser.sven@googlemail.com

Interfakultäres Institut für Genetik und Funktionelle Genomforschung
Friedrich-Ludwig-Jahn-Straße 15 A, 17487 Greifswald
Dr. Georg Homuth
T +49 3834 86-5873
E georg.homuth@uni-greifswald.de
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