Zusammenhang zwischen Zucker und Entzündungen
Die Glykomik untersucht die Rolle von Kohlenhydraten bei physiologischen und pathophysiologischen Prozessen. Allerdings gehen Fortschritte bei analytischen Methoden nur langsam voran, da Kohlenhydrate sehr komplex sind und von einfachen Einzelmolekülen bis zu großen Polymeren reichen. Um die Glykomik voranzubringen, baute das EU-finanzierte Projekt INFLAMA (Matrix macromolecules in inflammation) ein Netzwerk von Forschungslabors aus, (Gluco-net), die sich der Kohlenhydratforschung widmen. Der Schwerpunkt lag auf der Rolle extrazellulärer Matrixpolysaccharide wie Hyaluronsäure und Proteoglykanen und wie sich diese zur Behandlung von Entzündungen eignen. Das wissenschaftliche Ziel des Projekts war die Erforschung der Hyaluronansynthese in kultivierten menschlichen glatten Muskelzellen und Endothelzellen nach proinflammatorischer Stimulation. Die Wissenschaftler untersuchten auch die Expression aller an Hyaluronsäuresignalwegen beteiligten Gene. Die Forschungsergebnisse von INFLAMA geben Aufschluss über die molekularen Mechanismen der entzündungshemmenden, antithrombotischen und antimetastatischen Wirkung einzigartiger Heparin-Analoga, die von den Forschern isoliert und charakterisiert worden waren. In-vitro-Modelle enthüllten den Vorgang der Hyaluronansynthese. Signalwege, an denen Proteoglykane beteiligt sind, zeigten die Bedeutung von Makromolekülen auf Zellmembranen bei entzündungsfördernden Stimuli auf. An dem tropischen Meeresorganismus Styela plicata wurde demonstriert, wie die An- und Abwesenheit von TNF-alpha komplexe Veränderungen bei inflammatorischen Zytokinen und der Expression von Adhäsionsmolekülen auslöst. Die induzierte Entzündungsreaktion konnte durch eine Heparinbehandlung mit S. plicata maßgeblich reduziert werden. Die Daten zeigten auch, dass die Oxidation von LDL-Lipoprotein Veränderungen der Matrix und die Hyaluronsäureproduktion wesentlich beeinflusst. Eine Verdickung der arteriellen Wandstärke geht auf die Wanderung und Proliferation von Zellen zurück, sobald gleichzeitig Hyaluronsäure produziert wird. Außerdem kann die epigenetische Kontrolle bei Diabetes diesen Stoffwechsel beeinflussen und Arteriosklerose verursachen. In Heparinsulfatketten von Membranproteoglykanen wurde ein kritisches Sulfatierungsmuster identifiziert. Am Krebsmodell konnte dann die kritische Rolle dieses Proteoglycans bei der Tumorbildung und -invasivität demonstriert werden. Die Ergebnisse von INFLAMA wurden in 54 unabhängigen Fachbeiträgen, auf Konferenzvorträgen und internationalen Tagungen vorgestellt und enthüllten die molekularen und biochemischen Grundlagen von Entzündungsprozessen. Auf diese Weise sind neue Therapien gegen Krankheiten wie Krebs, Diabetes und Colitis durchaus greifbar.
Schlüsselbegriffe
Zucker, Entzündungen, Glykomik, Kohlenhydrate, Hyaluronsäure, Proteoglykane, Krebs
