Das körpereigene Itaconsäure-Molekül scheint eine antivirale und entzündungshemmende Wirkung zu haben. Dies könnte einen Ansatz für die Entwicklung von Medikamenten gegen schwere Virusinfektionen bieten.
„Itaconsäure hat zwei Isomere, also natürliche Verwandte, die sich in ihrer chemischen Struktur nur geringfügig unterscheiden, Mesaconsäure und Citraconsäure“, sagt Dr. Frank Pessler vom TWINCORE Experimental Infectious Research Institute in Hannover. Alle drei Substanzen kommen natürlicherweise in höheren Organismen vor. 2021 hatte Peßlers Forschungsgruppe alle drei erstmals in Lymphknoten und Milz nachgewiesen. „Dann haben wir diese Isomere weiter charakterisiert. Die Ergebnisse mit Citraconsäure waren für die Arzneimittelentwicklung am vielversprechendsten.“
Zellschutz des Körpers
Die Forscher konnten zeigen, dass Citraconsäure mehrere positive Wirkungen auf das Immunsystem hat. „Wir haben festgestellt, dass Citraconsäure einen wichtigen Signalweg im Immunsystem aktiviert“, sagt Pessler. „Der sogenannte NRF2-Weg steuert die antioxidativen und entzündungshemmenden Prozesse, die Zellen vor schädlichen Einflüssen schützen können.“ Die Wirkung von Citraconsäure ist um ein Vielfaches stärker als die von Itacon- und Mesaconsäure.
Als die Forscher menschliche Zellen mit dem Grippevirus infizierten und sie gleichzeitig mit Citraconsäure behandelten, beobachteten sie eine starke Hemmung der entzündungsauslösenden Botenstoffe. „Es hemmt Typ-1-Interferon-Signalkaskaden und reduziert dadurch entzündungsfördernde Zytokine und Chemokine“, sagt Pessler. In denselben Experimenten testeten die Forscher auch die Wirkung der drei Isomere auf die Vermehrung von Influenzaviren. Sie fanden heraus, dass insbesondere Citraconsäure die Freisetzung von Viruspartikeln aus infizierten Zellen fast vollständig verhindert. Auch in diesem Bereich war Citraconsäure stärker als Itacon- und Mesaconsäure.
Möglicher Einsatz bei Sepsis und Impfungen
Peßler hofft, dass diese gleichzeitige Hemmung der Virusvermehrung, Botenstoffe und oxidierender zellschädigender Moleküle Patienten mit schweren Virusinfektionen auf Basis von Citraconsäure helfen wird. Diese Inhibitoren könnten klinisch wichtige Anwendungen finden.
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Peßler und sein Team konnten außerdem zeigen, dass Itaconsäure und Citraconsäure direkt interagieren. Dabei spielt das mitochondriale Enzym ACOD1 eine zentrale Rolle. ACOD1 vermittelt die Synthese von Itaconsäure in entzündeten Geweben. „Citraconsäure verhindert die Produktion von Itaconsäure, indem sie direkt an das aktive Zentrum des Enzyms bindet. Diese Inhibitoren waren bisher nicht bekannt“, sagt Dr. Fangfang Chen. Die Biotechnologin hat den Großteil der experimentellen Arbeiten im Rahmen ihrer Doktorarbeit übernommen. „Überschüssige Itaconsäure kann das Immunsystem schwächen. Daher könnte die Gabe von Citraconsäure zu einer Leistungssteigerung des Immunsystems führen. Dies könnte bei fortgeschrittener Sepsis oder Menschen, deren Immunsystem schlecht auf Impfungen anspricht, helfen.“
„Eine neue Klasse von Krebsmedikamenten“
„Andere Forschungsgruppen haben gezeigt, dass Itaconsäure das Wachstum bestimmter Tumore fördern kann“, sagt Pessler. Auch hier könnte Citraconsäure die Bildung von Itaconsäure verhindern. „Daher könnten Citraconsäure-basierte ACOD1-Hemmer eine neue Klasse von Krebsmedikamenten bilden.“
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung des TWINCORE – Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung. Wir haben den Originalbeitrag hier und zum Text verlinkt.
Bildnachweis: Lina Trochez, Unsplash