Die Entdeckung von Geschmacksrezeptoren in der Lunge könnte Menschen mit Asthma helfen, leichter zu atmen

Die Entdeckung von Geschmacksrezeptoren in der Lunge könnte Menschen mit Asthma helfen, leichter zu atmen
Die Entdeckung von Geschmacksrezeptoren in der Lunge könnte Menschen mit Asthma helfen, leichter zu atmen
Anonim

Geschmacksrezeptoren in der Lunge? Forscher der University of Maryland School of Medicine in B altimore haben herausgefunden, dass sich Bittergeschmacksrezeptoren nicht nur im Mund, sondern auch in der menschlichen Lunge befinden. Was sie über die Rolle der Rezeptoren erfuhren, könnte die Behandlung von Asthma und anderen obstruktiven Lungenerkrankungen revolutionieren.

"Der Nachweis funktionierender Geschmacksrezeptoren auf der glatten Muskulatur des Bronchus in der Lunge war so unerwartet, dass wir zunächst selbst ziemlich skeptisch waren", sagt der leitende Autor der Studie, Stephen B.Liggett, M.D., Professor für Medizin und Physiologie an der University of Maryland School of Medicine und Direktor des Programms für kardiopulmonale Genomik.

Dr. Liggett, ein Pneumologe, sagt, sein Team habe die Geschmacksrezeptoren zufällig während einer früheren, nicht verwandten Studie über menschliche Lungenmuskelrezeptoren gefunden, die die Kontraktion und Entspannung der Atemwege regulieren. Die Atemwege sind die Wege, die Luft in die Lunge hinein und aus ihr heraus bewegen, einer von mehreren kritischen Schritten im Prozess der Sauerstoffversorgung der Zellen im ganzen Körper. Bei Asthma ziehen sich die Atemwege der glatten Muskulatur zusammen oder verengen sich, wodurch der Luftstrom behindert wird, was zu Keuchen und Kurzatmigkeit führt.

Die Geschmacksrezeptoren in der Lunge sind die gleichen wie die auf der Zunge. Die Rezeptoren der Zunge sind in Geschmacksknospen zusammengefasst, die Signale an das Gehirn senden. Die Forscher sagen, dass die Geschmacksrezeptoren in der Lunge nicht in Knospen gehäuft sind und keine Signale an das Gehirn senden, aber sie reagieren auf Substanzen, die einen bitteren Geschmack haben.

Für die aktuelle Studie setzte Dr. Liggetts Team bitter schmeckende Verbindungen den Atemwegen von Menschen und Mäusen, einzelnen glatten Muskelzellen der Atemwege und Mäusen mit Asthma aus. Die Ergebnisse werden online in Nature Medicine veröffentlicht.

Die meisten pflanzlichen Gifte sind bitter, daher dachten die Forscher, dass die Geschmacksrezeptoren in der Lunge einen ähnlichen Zweck haben wie die in der Zunge - vor Giften zu warnen. „Anfangs dachte ich, die Bittergeschmacksrezeptoren in der Lunge würden eine ‚Kampf-oder-Flucht‘-Reaktion auf ein schädliches Inhalat auslösen, was zu Engegefühl in der Brust und Husten führen würde, sodass man die giftige Umgebung verlassen würde, aber das haben wir nicht gefunden“, sagt Dr. Liggett.

Es gibt Tausende von Verbindungen, die die Bittergeschmacksrezeptoren des Körpers aktivieren, aber in angemessenen Dosen nicht toxisch sind. Viele sind synthetische Wirkstoffe, die für unterschiedliche Zwecke entwickelt wurden, und andere stammen natürlichen Ursprungs, wie bestimmte Gemüse, Blumen, Beeren und Bäume.

Die Forscher testeten einige Standard-Bitterstoffe, von denen bekannt ist, dass sie diese Rezeptoren aktivieren.„Es stellte sich heraus, dass die Bitterstoffe genau das Gegenteil von dem bewirkten, was wir dachten“, sagt Dr. Liggett. „Sie alle öffneten die Atemwege stärker als jedes bekannte Medikament, das wir zur Behandlung von Asthma oder chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) haben.“Dr. Liggett sagt, dass diese Beobachtung Auswirkungen auf neue Therapien haben könnte. "Neue Medikamente zur Behandlung von Asthma, Lungenemphysem oder chronischer Bronchitis werden benötigt", sagt er. "Dies könnte das, was derzeit verwendet wird, ersetzen oder verbessern und stellt einen völlig neuen Ansatz dar."

Chinin und Chloroquin wurden gegen ganz andere Krankheiten (zB Malaria) eingesetzt, sind aber auch sehr bitter. Beide dieser Verbindungen öffneten in Labormodellen tiefgreifend kontrahierte Atemwege. Sogar Saccharin, das einen bitteren Nachgeschmack hat, stimulierte diese Rezeptoren wirksam. Die Forscher fanden auch heraus, dass die Verabreichung einer aerosolisierten Form von Bitterstoffen die Atemwege in einem Mausmodell von Asthma entspannte, was zeigt, dass sie möglicherweise eine wirksame Behandlung für diese Krankheit sein könnten.

Dr. Liggett warnt davor, dass der Verzehr von bitter schmeckenden Lebensmitteln oder Verbindungen bei der Behandlung von Asthma nicht helfen würde. "Basierend auf unserer Forschung denken wir, dass die besten Medikamente chemische Modifikationen von Bitterstoffen wären, die in Aerosolform gebracht und dann mit einem Inhalator in die Lunge inhaliert würden", sagt er.

Ein weiterer paradoxer Aspekt ihrer Entdeckung ist die unerwartete Rolle, die das Mineral Calcium spielt, wenn die Geschmacksrezeptoren der Lunge aktiviert werden. Der Hauptautor der Studie, Deepak A. Deshpande, Ph.D., Assistenzprofessor für Medizin an der medizinischen Fakultät der Universität von Maryland, ist ein Experte dafür, wie Kalzium die Muskeln kontrolliert. "Wir gingen immer davon aus, dass erhöhtes Kalzium in der glatten Muskelzelle diese zur Kontraktion veranlasst, aber wir fanden heraus, dass Bitterstoffe das Kalzium erhöhen und auf einzigartige Weise eine Entspannung der Atemwegsmuskulatur bewirken", sagt Dr. Deshpande. "Es scheint, dass diese Geschmacksrezeptoren mit einem speziellen Kalziumpool verbunden sind, der sich direkt am Rand dieser Zellen befindet", sagt er.

"Die Arbeit dieses Teams veranschaulicht, was nötig ist, um echte Verbesserungen bei der Behandlung bestimmter Krankheiten zu erzielen", sagt E. Albert Reece, M.D., Ph.D., M.B.A., Vizepräsident für medizinische Angelegenheiten an der University of Maryland und Dekan der medizinischen Fakultät der Universität von Maryland. „Diese Forscher waren bereit, Risiken einzugehen und Fragen zu einem unwahrscheinlichen Konzept zu stellen. Warum befinden sich Geschmacksrezeptoren in der Lunge? Was tun sie? Können wir sie nutzen, um eine neue Therapie zu entwickeln? Am Ende sind ihre Entdeckungen in der beste Tradition wissenschaftlicher Forschung."

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