Der Luftschadstoff Benzo(a)pyren (BaP) entsteht bei der unvollständigen Verbrennung von organischem Material wie beispielsweise Holz oder Kohle. Über die Atemluft aufgenommen wirkt dieser Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoff (PAK) krebserregend. Vor allem Öfen und Kamine in Haushalten gelten als die größten Verursacher, aber auch im Straßenverkehr wird BaP durch die Verbrennung von Kraftstoffen emittiert. Ebenso kann BaP beim Grillen über Holzkohle entstehen und in Kunststofferzeugnissen enthalten sein. Das Risiko, dass Zigarettenrauch Lungenkrebs hervorruft, wird zu einem großen Teil auf BaP zurückgeführt.

BaP hat aber noch eine weitere Wirkung. Über die Bindung an den AhR, der in vielen Immunzellen exprimiert ist, kann es die Immunartwort und damit den Verlauf von akuten und chronischen Entzündungen beeinflussen. Die AhR-Aktivierung über endogene AhR-Liganden oder solche aus der Nahrung ist wesentlich für die Aufrechterhaltung des fragilen Gleichgewichts zwischen entzündlichen und entzündungshemmenden Mechanismen an Epithelbarrieren, wie der Darmwand, verantwortlich. Das Team um Dr. Jörg Lehmann, Leiter der Abteilung Präklinische Entwicklung und Validierung am Fraunhofer IZI, untersuchte, welche Auswirkungen die AhR-Aktivierung durch geringere BaP-Konzentrationen, die im Tiermodell nicht mehr krebserregend sind, auf die Immunantwort gegen bakterielle Krankheitserreger hat. Die Leipziger Forschenden arbeiteten hierfür mit einem Mausmodell für eine systemische Infektion mit Salmonella enterica, die zu einem septischen Verlauf führt.

In ihren Untersuchungen konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, dass die Aktivierung des AhR durch BaP akute Entzündungsreaktionen abschwächen oder begrenzen und so einen septischen Verlauf verhindern können. Diesen positiven Aspekten stehen allerdings auch negative Auswirkungen gegenüber. Die AhR-Aktivierung durch BaP verhinderte durch die Dämpfung wichtiger zellulärer Immunmechanismen die vollständige Eradikation der eingedrungenen Krankheitserreger, was zu einer chronischen Infektion oder sogar einer chronischen Entzündungskrankheit führen kann.

Die Mechanismen der AhR-Aktivierung und die damit verbundenen entzündungshemmenden Wirkungen sind sehr komplex. Die gewonnenen Erkenntnisse vervollständigen das Grundlagenwissen, um AhR-gerichtete therapeutische Ansätze für akute Entzündungskrankheiten wie Sepsis oder chronische Entzündungskrankheiten wie chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, rheumatoide Arthritis oder Allergien entwickeln zu können.

Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten wurden im Fachjournal Cells veröffentlicht:

Fueldner C, Riemschneider S, Haupt J, Jungnickel H, Schulze F, Zoldan K, Esser C, Hauschildt S, Knauer J, Luch A, Kalkhof S, Lehmann J. Aryl Hydrocarbon Receptor Activation by Benzo[a]pyrene Prevents Development of Septic Shock and Fatal Outcome in a Mouse Model of Systemic Salmonella enterica Infection. Cells 2022, 11, 737. https://doi.org/10.3390/cells11040737

Die Studie wurde durch das das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), (Förderkennzeichen FK 3-1329-432/SFP 1329-519), und das Fraunhofer-Cluster of Excellence Immune-Mediated Diseases CIMD mitfinanziert.