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Einem Schlüsselenzym auf der Spur

Der Innsbrucker Biochemiker Prof. Dietmar Fuchs ist Herausgeber einer Sondernummer der wichtigen Fachzeitschrift Current Drug Metabolism zur klinischen Bedeutung eines Enzyms, das vor fast 30 Jahren erstmals charakterisiert wurde: Indolamin 2,3-Dioxygenase (IDO). Es ist ein Schlüsselenzym für den Abbau der Aminosäure Tryptophan und spielt eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr und Immunregulation.

Im Laufe einer zellulären Immunantwort wird vermittelt durch das Zytokin Interferon-gamma das Enzym Indolamin 2,3-Dioxygenase (IDO) produziert. IDO bewirkt einen Abbau von Tryptophan und hemmt dadurch das Zellwachstum, mit dem Ziel, die Reproduktion von Krankheitserregern und die Vermehrung maligne entarteter Zellen zu stoppen. Tryptophan ist eine essentielle Aminosäure, sie kann also vom menschlichen Körper nicht selbst gebildet werden und muss deshalb mit der Nahrung zugeführt werden. Ein anderer wichtiger Botenstoff bei Entzündungsprozessen ist Neopterin, dessen Produktion ebenfalls durch Interferon-gamma angestoßen wird. An der Sektion für Biologische Chemie verfügen die Forscher seit Jahren über große Erfahrung mit dem Tryptophan- und Neopterinstoffwechsel.

IDO als Hoffnungsträger?

Bei chronischen Erkrankungen, wie etwa Tumoren, kann eine erhöhte Neopterinkonzentration und ein verstärkter Abbau von Tryptophan beobachtet werden, und diese biochemischen Veränderungen sind sehr eng mit der Prognose von z.B. malignen Tumorerkrankungen oder der HIV-Infektion verknüpft. Tatsächlich könnte die IDO-Aktivität generell ein prognostischer Marker für chronisch entzündliche Erkrankungen sein. Wie die Innsbrucker Forscher zeigen konnten, leidet darunter der gesamte Organismus: „Anämie und Gewichtsverlust können zum Beispiel die Folge sein“, erklärt Prof. Dietmar Fuchs. „Aber auch Depressionen im Laufe von Krebserkrankungen belegen dies: War man früher der Meinung, dass Depressionen bei Tumorpatienten vor allem eine Folge der ungünstigen Zukunftsaussichten des Patienten sind, so glauben wir heute, dass die Stimmungsschwankungen in erster Linie durch die Stimulation des Immunsystems und dem damit verbundenen Tryptophanabbau beeinflusst werden.“ Ende der 90er Jahre wurde beobachtet, dass der Tryptophanabbau auch das Immunsystem selbst beeinflusst. Seither wird der Einfluss von IDO auf die Regulation von T-Zellen von zahlreichen Forschungsgruppen in der ganzen Welt untersucht, in der Hoffnung, neue Wege der Immunregulation über die Toleranzentwicklung durch IDO zu erschließen, die vor allem für die Behandlung von z.B. Transplantatabstoßung und Autoimmunität von Bedeutung sein könnten.

Erfahrungen aus der Klinik

„Das verstärkte Interesse der Grundlagenforschung hat uns veranlasst, diese Sondernummer zur klinischen Relevanz von IDO zu initiieren“, erzählt Prof. Fuchs. „Wir wollten unsere Erfahrungen einbringen und klinische Korrelate aufzeigen. Über Untersuchungen des Tryptophanhaushalts lässt sich unserer Meinung nach viel über die Hintergründe von den verschiedensten klinischen Symptomen erfahren.“ In der Sondernummer der Zeitschrift Current Drug Metabolism wird unter anderem über die Rolle von IDO bei Transplantation, HIV-Infektion, Depression und Übergewicht berichtet. Einige der Beiträge stammen von unterschiedlichen Forschungsgruppen der Medizinischen Universität Innsbruck. Mit den Untersuchungen zu IDO ist die Arbeitsgruppe um Prof. Fuchs in ein weltweites Netz von Kooperationen eingebunden.