Warum husten wir, wenn wir an Wasser ersticken?

MADRID, 19. April. (EUROPA PRESS) –

Neue Arbeiten von Forschern der University of California in San Francisco (USA) könnten neue Erkenntnisse darüber liefern, wie Hustenreflexe mit zunehmendem Alter und bei Krankheit nachlassen, oder zu Interventionen zur Vorbeugung von Lungenentzündungen oder zur Behandlung bestimmter Arten von chronischem Husten führen.

Wenn ein Schluck Wasser durch die falsche Röhre gelangt (in die Lunge statt in den Darm eines gesunden Menschen), beginnt dieser unkontrolliert zu husten. Dies liegt daran, dass Ihre oberen Atemwege Wasser erkennen und schnell Signale an das Gehirn senden. Der gleiche Hustenreflex wird bei Menschen mit saurem Reflux ausgelöst, wenn Magensäure in den Rachen gelangt.

Jetzt haben Wissenschaftler der UC San Francisco den seltenen Zelltyp identifiziert, der für die Auslösung dieser Reaktionen verantwortlich ist. In einer in Science veröffentlichten Studie erläuterten Forscher genau, wie Zellen, sogenannte neuroendokrine Kehlkopf- und Luftröhrenzellen, Wasser oder Säure in den oberen Atemwegen erkennen und die Informationen übermitteln können, indem sie chemische Botenstoffe freisetzen, die die Nerven aktivieren, die zum Gehirn führen.

„Diese Studie liefert uns nicht nur viele Informationen darüber, wie unser Körper unsere Atemwege auf diese zutiefst überraschende Weise schützt, sondern auch ganz allgemein darüber, wie innere Organe als Wächter der Außenwelt fungieren können“, erklärt Hauptautor David Julius Autor des neuen Artikels, Professor und Professor für Physiologie an der UCSF und Gewinner des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 2021.

Neuroendokrine (NE) Zellen kommen im Atmungs- und Verdauungssystem vor und haben zwei Funktionen: Sie produzieren und setzen Hormone frei, wie endokrine Zellen, und senden und empfangen elektrische Nachrichten, wie Neuronen.

„Wir wussten etwas darüber, was diese Zellen in der Lunge tun, aber nicht in den oberen Atemwegen“, sagte Laura Seeholzer, Postdoktorandin der UCSF im Julius-Labor, die die neue Arbeit leitete. „Der einzige Grund, warum wir wussten, dass sie im Kehlkopf existieren, ist, dass manche Menschen sehr seltene neuroendokrine Tumoren im Kehlkopf entwickeln.“

Seeholzer entwickelte Methoden, um die winzigen und sehr seltenen NE-Zellen aus der Lunge, dem Kehlkopf sowie der oberen und unteren Luftröhre zu isolieren und die molekularen Details der verschiedenen Zellgruppen zu charakterisieren. Er untersuchte, welche Gene in den einzelnen Zellen aktiv waren und welche Reize die Zellen dazu veranlassten, chemische Signale auszusenden. Im Gegensatz zu NE-Zellen in der Lunge reagierten Zellen in der Luftröhre und im Kehlkopf nicht auf Druckänderungen, stellte er fest. Aber NE-Zellen der Atemwege sendeten als Reaktion auf Wasser und Säure Signale aus.

An aus Mäusen isolierten Geweben zeigte Seeholzer auch, wie NE-Zellen diese Nachrichten direkt an sensorische Neuronen weiterleiten können, die zum Gehirn führen. Anschließend zeigte er, dass die Aktivierung von NE-Zellen bei lebenden Mäusen dazu führte, dass die Tiere schluckten und husteten, was wichtige Reflexe zum Schutz unserer Lunge sind. Wenn den Mäusen hingegen völlig die NE-Zellen fehlten, reagierten die Tiere nicht auf Wasser in ihren Atemwegen.

„Wir wollten unbedingt die Einzelheiten darüber wissen, wie diese Zellen funktionieren“, sagte Julius. „Niemand hatte zuvor gezeigt, dass diese Zellen mit sensorischen Neuronen kommunizieren, und wir wollten die gesamte Botschaft verfolgen.“ Seeholzer weist darauf hin, dass die neuen Erkenntnisse darauf hindeuten, dass NE-Zellen im Kehlkopf und in der Luftröhre den Geschmacksknospen oder Ohrenhaaren ähneln; Sie sind selbst keine Nervenzellen, sondern sind mit Nerven verbunden, die sensorische Informationen an das Gehirn senden.

Mit zunehmendem Alter wird der sogenannte Hustenreflex oft weniger empfindlich, was dazu führt, dass ältere Erwachsene und Menschen mit bestimmten Krankheiten eher Flüssigkeit in die Lunge einsaugen und eine Lungenentzündung entwickeln. Neue Erkenntnisse darüber, wie NE-Zellen mit dem Hustenreflex zusammenhängen, könnten schließlich zu Möglichkeiten führen, die Empfindlichkeit zu erhöhen und dieses Streben zu verhindern.

Die gezielte Behandlung der Zellen könnte bei manchen Menschen auch den chronischen Husten behandeln, der mit saurem Reflux einhergeht. „Es sind weitere Arbeiten erforderlich, um besser zu verstehen, wie sich NE-Zellen möglicherweise durch Krankheit, Rauchen oder Alterung verändern“, schließt Seeholzer.