Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bekämpfung bakterieller Infektionen durch das Immunsystem: Kommunikation ist alles

19.04.2011
Dringen bakterielle Erreger in den Körper ein, ist eine schnelle Immunreaktion zur Abwehr von Erkrankungen erforderlich. Fresszellen, welche die Bakterien vernichten, müssen schnell angelockt und aktiviert werden. Forschern des Leibniz-Instituts für Altersforschung in Jena gelang jetzt die Aufklärung des Mechanismus, wie das Immunsystem diese Aufgabe bewältigt. Immunity 2011, 34(3), 364.

Jeder Mensch besitzt ein angeborenes und ein erworbenes (adaptives) Immunsystem, die im Körper effizient zusammenspielen und den Organismus vor pathogenen Keimen schützen. Eine funktionierende Immunabwehr ist gerade für ein gesundes Altern unumgänglich, da die Anfälligkeit für Infektionserkrankungen mit fortschreitendem Alter deutlich zunimmt.

Eine Strategie des angeborenen Immunsystems zur raschen Eindämmung von bakteriellen Infektionen besteht darin, Fresszellen zu aktivieren und diese durch Botenstoffe schnell an den Infektionsort zu locken. Dort beginnen sie innerhalb weniger Stunden mit der Beseitigung der "Eindringlinge", bevor die effizientere, aber erst nach Tagen einsetzende, adaptive Immunantwort erfolgt.

Eine relativ kleine, aber dennoch bedeutende, Subpopulation von weißen Blutzellen (T-Lymphozyten; sog. γδ-T-Zellen) des angeborenen Immunsystems spielen eine wichtige Rolle bei der schnell einsetzenden Immunantwort. Diese Zellen üben eine unmittelbare Schutzfunktion gegenüber Bakterien und entarteten Zellen aus, sozusagen als "schnelle Eingreiftruppe". Sie schütten Botenstoffe aus, wie zum Beispiel Interleukin-17 (IL-17), wodurch innerhalb kürzester Zeit die Infektionsabwehr steht.

Im Immunsystem der Maus und des Menschen spielen die genregulatorischen Faktoren der NF-κB-Familie eine zentrale Rolle. Sie regeln sowohl die Produktion verschiedener Interleukine als auch die Entwicklung und Funktion von Immunzellen. Die Ausschüttung des Botenstoffes IL-17 wird vor allem mit Entzündungs- und Autoimmunerkrankungen wie Sepsis, multiple Sklerose und rheumatoide Arthritis in Verbindung gebracht. Bisher gab es keine Hinweise darauf, inwieweit NF-κB die von γδ-T-Zellen vermittelte schnelle Immunantwort steuert.

Forschern des Leibniz-Institutes für Altersforschung - Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena gelang es in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Regensburg und des Klinikums der Technischen Universität München nun einen wichtigen Blick "hinter die Kulissen" zu werfen und den Mechanismus der von γδ-T-Zellen vermittelten Immunantwort gegen eine bakterielle Infektion aufzuklären. Diese bemerkenswerten Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe von “Immunity“, eine der besten internationalen immunologischen Fachzeitschriften, publiziert (Immunity 2011, 34, 364-374).

"Für unsere Versuche verwendeten wir genetisch veränderte Mäuse, in denen T-zellspezifisch die Proteine RelA und RelB, beides NF-κB-Familienmitglieder, ausgeschaltet waren", berichtet Prof. Falk Weih vom FLI in Jena. Die Untersuchung von γδ-T-Zellen aus der Milz dieser RelA- und RelB-Knockout-Mäuse lieferte den Nachweis, dass die schnelle Freisetzung von IL-17 von beiden Faktoren abhängig ist.

Da γδ-T-Zellen vollständig im Thymus heranreifen und erst danach in Milz, Lymphknoten und Epithelien (Haut und Darm) einwandern, lag die Vermutung nahe, dass die Fähigkeit zur Produktion von IL-17 bereits im Thymus angelegt wird. "Die Analyse thymischer γδ-T-Zellpopulationen bestätigte unsere Vermutung", so Dr. Iwona Powolny-Budnicka, Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe von Prof. Weih am FLI. Die Zellen werden bereits während ihrer Entwicklung im Thymus – und nicht erst durch den Kontakt mit den Erregern – für die rasche Freisetzung von IL-17 vorprogrammiert und stehen deshalb als schnelle Eingreiftruppe sofort zur Verfügung, wenn es zu bakteriellen Infektionen kommt. Durch umfangreiche molekular- und zellbiologische Untersuchungen konnten wir die unterschiedliche Funktion der NF-κB-Faktoren RelA und RelB bei der IL-17-Produktion durch γδ-T-Zellen weitestgehend aufklären“, so Dr. Powolny-Budnicka weiter.

"Die von uns erzielten Ergebnisse belegen die Komplexität der von NF-κB gesteuerten und von IL-17-produzierenden γδ-T-Zellen vermittelten, schnellen Immunantwort. Sie öffnen die Tür für weitere Untersuchungen von IL-17-abhängigen Erkrankungen des Menschen, wie zum Beispiel multiple Sklerose und rheumatoide Arthritis. Darüber hinaus können die gewonnenen Erkenntnisse auch dazu beitragen, die erst kürzlich beschriebenen positiven Auswirkungen von IL-17 und γδ-T-Zellen auf die chemotherapeutische Behandlung bestimmter Krebsarten besser zu verstehen“, unterstreicht Prof. Weih.

Kontakt:

Dr. Kerstin Wagner
Leibniz-Institut für Altersforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI)
Beutenbergstr. 11, 07745 Jena
Tel.: 03641-656371, Fax: 03641-656335, E-Mail: koordinator@fli-leibniz.de
Originalpublikation:
I. Powolny-Budnicka, M. Riemann, S. Tänzer, R. M. Schmid, T. Hehlgans, F. Weih: RelA and RelB transcription factors in distinct thymocyte populations control lymphotoxin-dependent interleukin-17 production in γδ T cells. Immunity (2011), 34(3), 364-374.

Hintergrundinfo

Das Immunsystem besteht aus frei beweglichen Immunzellen, löslichen Serum-Bestandteilen und lymphatischen Organen, zu denen das Knochenmark, der Thymus, die Milz, die Lymphknoten und mit der Schleimhaut assoziierte lymphatische Gewebe gehören. Diese bilden zusammen ein immunologisches Netzwerk.

Im Knochenmark werden alle zellulären Bestandteile des Blutes gebildet. Aus diesen gehen myeloide und lymphoide Vorläuferzellen hervor. Aus letzteren entstehen B-Zellen (Knochenmark), T-Zellen (Thymus) und natürliche Killerzellen.

Während B-Zellen vollständig im Knochenmark ausreifen, wandern T-Zell-Vorläufer aus dem Knochenmark kommend in den Thymus ein. Hier reifen sie zu zwei Hauptklassen von T-Zellen heran: T-Zellen mit einem gamma/delta-T-Zell-Rezeptor (γδ-TCR) oder alpha/beta-T-Zell-Rezeptor (αβ-TCR).

T-Zellen mit einem αβ-TCR befinden sich außerhalb des Thymus in der Peripherie (Blut, Lymphe, lymphatische Organe), während T-Zellen mit einem γδ-TCR vorwiegend epidermale Gewebe und den Reproduktionstrakt besiedeln.

Wird im Körper eine Infektion durch Bakterien oder Viren erkannt, erfolgt eine durch γδ-T-Zellen vermittelte, sofortige Immunantwort, während die αβ-T-Zellen eine erst nach Tagen einsetzende, verzögerte Immunantwort initiieren.

NF-κB ist ein wichtiger spezifischer Transkriptionsfaktor, der in praktisch allen Zelltypen und Geweben vorkommt und u.a. eine große Bedeutung bei der Regulation der Immunantwort besitzt. Aufgrund seiner vielfältigen Funktionen wird NF-κB mit zahlreichen Krankheiten (z.B. Krebs, Entzündungen, septischer Schock und Autoimmunerkrankungen) in Verbindung gebracht. Inwieweit die Aktivierung von NF-κB als eigentliche Krankheitsursache in Frage kommt, ist zum Teil jedoch noch unklar.

Charakteristisch für NF-κB ist seine schnelle Aktivierung, die schon wenige Minuten nach der Stimulation einsetzt. Es liegt bereits funktionsbereit im Zytoplasma vor und muss nur noch von einem spezifischen Inhibitor freigesetzt werden, ohne zeitaufwendige Synthese neuer Proteine.

Das Leibniz-Institut für Altersforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena ist das erste deutsche Forschungsinstitut, das sich seit 2004 der biomedizinischen Altersforschung widmet. Über 330 Mitarbeiter aus 25 Nationen forschen zu molekularen Mechanismen von Alterungsprozessen und altersbedingten Krankheiten. Näheres unter http://www.fli-leibniz.de.

Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 87 Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Näheres unter http://www.leibniz-gemeinschaft.de.

Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU): Näheres unter http://www.uni-jena.de.

Dr. Kerstin Wagner | idw
Weitere Informationen:
http://www.fli-leibniz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält
22.05.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus
22.05.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie