Zöliakie: neue Erkenntnisse über die Auswirkungen von Gluten

Heute ist Welt-Zöliakie-Tag. Zöliakie ist eine chronische Autoimmunerkrankung, die etwa 1 % der Weltbevölkerung betrifft. Sie wird durch den Verzehr von Glutenproteinen aus Weizen, Gerste, Roggen und einigen Hafersorten verursacht. Eine glutenfreie Ernährung schützt Zöliakiepatienten vor schweren Darmschäden.

Gemeinsam mit Kollegen konnte die Chemikerin Dr. Veronica Dodero von der Universität Bielefeld neue Details darüber ermitteln, wie bestimmte aus Gluten stammende Moleküle das Leaky-Gut-Syndrom bei Zöliakie verursachen.

Das wichtigste Ergebnis der Studie: Ein bestimmtes Proteinfragment, das bei aktiver Zöliakie produziert wird, bildet Nanostrukturen, sogenannte Oligomere, und reichert sich in den Modell-Darmepithelzellen an. Der Fachbegriff für dieses Molekül lautet 33-mer deamidiertes Gliadinpeptid (DGP). Das Forschungsteam fand heraus, dass die Anwesenheit von DGP-Oligomeren die fest verschlossene Darmschleimhaut öffnen und so zum Leaky-Gut-Syndrom führen kann.

Die Studie wurde in der Zeitschrift Angewandte Chemie International Edition veröffentlicht.

Weizenpeptide, die ein durchlässiges Darmsyndrom verursachen

Wenn wir Weizen essen, kann unser Körper die Glutenproteine nicht vollständig abbauen. Dies kann zur Bildung großer Glutenfragmente (Peptide) im Darm führen. Forscher haben herausgefunden, dass bei aktiver Zöliakie ein beim Menschen vorkommendes Enzym namens Gewebetransglutaminase 2 (tTG2) ein bestimmtes Glutenpeptid modifiziert, was zur Bildung von 33-mer DGP führt. Dies geschieht normalerweise in einem Teil unseres Darms, der sogenannten Lamina propria. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass dieser Prozess auch in der Darmschleimhaut stattfinden kann.

Eine Elektronenmikroskopieaufnahme aus der Studie zeigt das problematische Peptid 33-mer DGP mit scharfen Strukturen, die die Darmbarriere öffnen können. Quelle: Universität Bielefeld

„Unser interdisziplinäres Team charakterisierte die Bildung von 33-mer DGP-Oligomeren mithilfe hochauflösender Mikroskopie und biophysikalischer Methoden. Wir stellten fest, dass die Ansammlung von DGP in einem Modell von Darmzellen eine erhöhte Permeabilität bewirkte“, sagte Dr. Maria Georgina Herrera, Erstautorin der Studie. Sie forscht an der Universität Buenos Aires in Argentinien und war Postdoktorandin an der Universität Bielefeld.

Wenn die Darmbarriere gestört ist

Das Leaky-Gut-Syndrom tritt auf, wenn die Darmschleimhaut durchlässig wird und schädliche Substanzen in den Blutkreislauf gelangen. Dies kann zu Entzündungen und verschiedenen Erkrankungen führen. Bei Zöliakie ist die frühe Phase der erhöhten Durchlässigkeit umstritten. Die gängige Theorie besagt, dass chronische Entzündungen bei Zöliakie zu einem Leaky-Gut-Syndrom führen.

Es gibt jedoch eine zweite Theorie, die die Auswirkungen von Gluten auf die Zellen der Darmschleimhaut als Ursache ansieht. Demnach schädigt Gluten die Zellen der Darmschleimhaut direkt und macht sie durchlässig. Dies führt zu chronischen Entzündungen und kann bei anfälligen Personen zu Zöliakie führen.

Da Gluten jedoch täglich konsumiert wird, stellt sich die Frage, welche molekularen Auslöser bei Patienten mit Zöliakie zu einem durchlässigen Darm führen. Die Bildung von Oligomeren des 33-mer DGP kann das Epithelzellnetzwerk schädigen, wodurch Glutenpeptide, Bakterien und andere Toxine massenhaft in den Blutkreislauf gelangen können. Dies führt zu Entzündungen und im Falle von Zöliakie zu einer Autoimmunreaktion.

„Unsere Ergebnisse untermauern die medizinische Hypothese, dass die durch Glutenpeptide verursachte Störung der Epithelbarriere Ursache und nicht Folge der Immunreaktion bei Patienten mit Zöliakie ist“, sagt Erstautorin Dr. Veronica Dodero von der Fakultät für Chemie der Universität Bielefeld.

Zusammenhang zwischen 33-mer DGP und Zöliakie

Humane Leukozytenantigene (HLA) sind Proteine auf der Oberfläche von Körperzellen. Sie spielen eine wichtige Rolle im Immunsystem und helfen ihm, zwischen körpereigenen Zellen und Fremdkörpern wie Bakterien oder Viren zu unterscheiden.

Bei Zöliakie sind zwei spezifische HLA-Proteine, nämlich HLA-DQ2 und HLA-DQ8, stark mit der Krankheit assoziiert. Das 33-mer DGP passt perfekt zu HLA-DQ2 bzw. HLA-DQ8 und löst eine Immunreaktion aus, die zu Entzündungen und Atrophie der Dünndarmzotten führt. Diese starke Interaktion macht DGP zu einem sogenannten Superantigen. Für Zöliakie-Betroffene ist eine glutenfreie Ernährung die einzige lebenslange Therapie.