Signalmoleküle in menschlichen Lungenzellen erkennen schädliche Stoffe. Das Erstaunliche: Es sind dieselben Signalmoleküle, die beim Menschen auf der Zunge Bitterstoffe entdecken und zum Gehirn leiten. Die Geschmacksrezeptoren in der Lunge können die Stoffe aber nicht nur erkennen, berichten amerikanischen Forscher um Alok Shah von der Universität Iowa. Sie lösen auch eine Reaktion der Lungenzellen aus, auf denen sie sitzen. Dann beginnen die Zellen zu schwingen. Durch die einsetzende Wellenbewegung gelangen die Schadstoffe aus der Lunge heraus.
In der Schleimhaut der Lunge gibt es Milliarden von kleinsten Flimmerhärchen, die sich wie Ähren im Wind bewegen. Sie befördern Schleim und ungewünschte Substanzen aus der Lunge, indem sie einen Hustenreflex auslösen. Die Flimmerhärchen bestehen aus sogenannten Zilien, Zellfortsätzen aus dem Lungengewebe. Bisher wurde diesen beweglichen Zilien eine rein mechanische Aufgabe zugeschrieben, und keine sensorische, das heißt eine zur Wahrnehmung von Reizen aus der Umwelt. Eine solche Funktion lag zwar nahe, konnte bisher aber nicht nachgewiesen werden.
In einem ersten Schritt suchten die Forscher in menschlichem Lungengewebe nach Erkennungsmolekülen, die auch für die Geschmackserkennung auf der Zunge zuständig sind. Tatsächlich konnten sie Signalmoleküle finden, durch die der Mensch auch Bitterstoffe aus der Nahrung oder aus Düften herausschmeckt. Im menschlichen Erbgut gibt es ungefähr 25 Gene für diese Bitterstoff-Signalmoleküle. Vier davon fanden die Forscher nun auch im Lungengewebe aktiviert. Die Signalmoleküle sitzen wie eine Art Antenne auf den beweglichen Zilien, nicht aber auf anderen Zellen des Lungengewebes, berichten die Forscher.
Diese Erkenntnis ist bedeutend, weil von anderen Zellen im Lungengewebe bereits bekannt war, dass sie sensorische Moleküle enthalten. Diese haben jedoch eine rein erkennende Funktion und können nicht wie die Flimmerhärchen schädliche Stoffe aus der Lunge befördern. Genau dies sei einzigartig an diesem Mechanismus, schreiben die Wissenschaftler. Denn auch die Bitterrezeptoren auf der Zunge könnten nur Stoffe erkennen und das Signal ans Gehirn weiterleiten, jedoch nicht selber darauf reagieren.
Die Forscher konnten die sensorische Funktion der Zilien-Zellen dann auch mit Laborversuchen nachweisen. Wenn sie Bitterstoffe wie Nikotin oder Chinin direkt auf Zilien-Zellen gaben, erhöhte sich in den Zellen die Kalziumkonzentration. Ein solcher Anstieg ist gleichbedeutend mit einer Aktivierung der Sinneszellen. Auch scheinen die Bitterstoffe die Frequenz, mit der sich die Zilien bewegen, um 25 Prozent zu erhöhen, sagen die Forscher. Die Entdeckung der Forscher um Alok Shah aus Iowa könnte bedeutsam sein, weil Störungen der Funktion von Zilien mit Krankheiten wie Zystischer Fibrose in Verbindung gebracht werden und nun möglicherweise neue Therapieansätze gefunden werden können.
Alok Shah (Universität Iowa) et al.: Science , doi:10.1126/science.1173869 ddp/wissenschaft.de ? Stefanie Strauch
