Proteomische Profilierung des respiratorischen Schleims von Pferden zeigt Zusammensetzungsänderungen bei asthmatischen Phänotypen

Warum der Atemwegsschleim von Pferden wichtig ist

Wer schon einmal ein Pferd bei einem staubigen Ausritt hat husten sehen, weiß, wie sehr Atemprobleme die Gesundheit und Leistungsfähigkeit eines Tieres einschränken können. Bei vielen Pferden führt eine chronische Form von „Asthma“ zu dickem, klebrigem Schleim, der die Atemwege verstopft. Diese Studie hatte zum Ziel, genau zu untersuchen, woraus dieser Schleim eigentlich besteht, mithilfe moderner Proteinanalysen. Durch den Vergleich von Schleim aus gesunden Pferden mit dem von Pferden mit leichtem bis moderatem oder schwerem Asthma hofften die Forschenden, molekulare Hinweise zu finden, die erklären, warum der Schleim so abnormal wird und wie diese Erkenntnisse bessere Diagnosen und Behandlungen ermöglichen könnten.

Zwei Formen von Asthma bei Pferden

Das equine Asthma ist eine der häufigsten nicht-infektiösen Lungenerkrankungen bei Pferden. Es tritt in zwei Hauptformen auf: leichtes bis moderates equines Asthma (MEA), das häufig jüngere oder mittelalte Pferde betrifft und sich in gelegentlichem Husten und Leistungseinbußen zeigt; und schweres equines Asthma (SEA), das meist ältere Pferde trifft und häufiges Husten, deutliches Atembeschwerden in Ruhe sowie starke Schleimverstopfung der kleinen Atemwege verursacht. In beiden Formen füllen sich die Atemwege mit überschüssigem Schleim und entzündlichen Zellen, insbesondere einer Art weißer Blutkörperchen, den Neutrophilen. Da Pferde viele Gemeinsamkeiten mit dem menschlichen Asthma aufweisen, kann das Verständnis der Vorgänge in ihrem Atemwegsschleim auch Erkenntnisse für die menschliche Erkrankung liefern.

Ein Blick in den Schleim mit Protein-Mapping

Das Team sammelte Flüssigkeit, die aus den unteren Atemwegen der Pferde gespült wurde, isolierte dann den Schleimanteil und zerlegte dessen Proteine in kleinere Stücke zur detaillierten Messung mittels Massenspektrometrie. Mit dieser Technik konnten sie 2.275 verschiedene Proteine in den Schleimproben von acht gesunden Pferden, sechs mit MEA und zehn mit SEA identifizieren und quantifizieren. Insgesamt teilten gesunde und asthmatische Pferde die meisten Proteine, doch einige Proteine wurden nur bei erkrankten oder nur bei gesunden Tieren gefunden, und ihre relativen Mengen unterschieden sich häufig. Als die Forschenden statistische Methoden anwendeten, um Proben anhand von Proteinmustern zu gruppieren, bildeten gesunde Pferde eine klar getrennte Gruppe von den asthmatischen Pferden, was einen eindeutigen „Asthma-Fingerabdruck“ im Schleim hervorhob, obwohl sich die beiden Schweregrade teilweise überschnitten.

Wichtige Schleimproteine, die sich bei Erkrankung verändern

Unter den zahlreichen Proteinen richtete sich besonderes Augenmerk auf Muzine — die großen, zuckerreichen Moleküle, die dem Schleim seine gelartige Beschaffenheit verleihen. Zwei gelbildende Muzine, MUC5AC und MUC5B, sowie zwei membrangebundenen Muzine, MUC1 und MUC4, wurden alle nachgewiesen. MUC5AC war in beiden Asthmaformen höher als bei gesunden Kontrollen, während MUC5B hauptsächlich in der schweren Form anstieg und damit zum klebrigeren Schleim und den Atemwegsverstopfungen passte, die bei diesen Pferden beobachtet wurden. MUC1 zeigte keine klaren Unterschiede. Auffällig war dagegen MUC4: Es war in MEA und SEA stark erhöht, korrelierte eng mit der Zahl der Neutrophilen in den Atemwegen und trennte gesunde von asthmatischen Pferden in diagnostischen Tests nahezu perfekt. Weitere schleimbegleitende Proteine, darunter Enzyme, die die Zucker-Seitenketten von Muzinen formen, und Wasserkanäle namens Aquaporine, änderten sich ebenfalls, was darauf hindeutet, dass der Schleim bei Asthma nicht nur mengenmäßig zunimmt, sondern sich auch chemisch und physikalisch verändert.

Entzündung, Umbau und Immunabwehr

Durch die Eingabe der Proteinlisten in Datenbanken zu Signalwegen und Funktionen zeigten sich in beiden Asthmaformen starke Signale für Entzündung und Stressantworten. Viele der vermehrten Proteine standen in Zusammenhang mit der angeborenen Immunität, der Neutrophilen-Aktivität und gerinnungsbezogenen Prozessen. Strukturproteine der Atemwegsschleimhaut und Bestandteile der umgebenden Stützmatrix waren ebenfalls angereichert, was auf anhaltende Gewebeumbauprozesse hinweist. Interessanterweise zeigte das leichte bis moderate Asthma ein relativ stärkeres Signal für Veränderungen der extrazellulären Matrix und gerinnungsbezogene Wege, was andeutet, dass der Umbau der Atemwegswand bereits früh beginnt, noch bevor die Erkrankung klinisch schwer wird. Mehrere Immunproteine, die beim Transport und der Assemblierung von Antikörpern im Schleim helfen, wie der polymerische Immunglobulinrezeptor (PIGR) und die Verbindungs-Kette JCHAIN, waren ebenfalls in asthmatischem Schleim erhöht, was zu einer aktivierten lokalen Immunabwehr passt, die durch eingeatmete Schimmelpilze oder andere Umweltreize ausgelöst sein könnte.

Was das für Pferde und darüber hinaus bedeutet

Für Nichtfachleute ist die zentrale Botschaft, dass beim equinen Asthma das Problem nicht nur „zu viel“ Schleim ist — es ist Schleim mit einer anderen Rezeptur. Das Gleichgewicht von gelbildenden Muzinen, Oberflächenmuzinen wie MUC4, Wasserkanälen und Immunfaktoren verschiebt sich so, dass der Schleim wahrscheinlich dichter, klebriger und schwerer zu räumen wird. Diese Zusammensetzungsänderungen stimmen mit der beobachteten Bildung von Schleimpfropfen und der Präsenz großer Mengen von Neutrophilen in den Atemwegen überein. Da einige dieser Proteine, insbesondere MUC4 und mehrere antikörperbezogene Komponenten, gesunde von asthmatischen Pferden sehr gut unterscheiden können, könnten sie künftig als Biomarker dienen, um Asthma zu diagnostizieren oder den Behandlungserfolg zu überwachen. Die Arbeit unterstreicht zudem den Wert von Pferden als Modell für das menschliche Asthma und zeigt, wie die eingehende Untersuchung eines einzigen, schleimigen Materials — des Atemwegsschleims — viel über die Gesundheit der Lunge verraten kann.

Zitation: Bartenschlager, F., Kuropka, B., Schmitz, P. et al. Proteomic profiling of equine airway mucus reveals compositional changes in asthmatic phenotypes. Sci Rep 16, 5880 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38766-3

Schlüsselwörter: equine Asthma, Atemwegsschleim, Muzine, Proteomik, Pferdeatemwegserkrankung