Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Stop and Go" im Nervensystem

05.07.2005


Zwei-Photonen-Echtzeit-Aufnahmen von grün fluoreszierenden aktivierten T-Zellen in Rückenmarksschnitten. Die Zellen ändern ihre Gestalt und bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit durch das Nervengewebe. Die Zahlen in der linken oberen Ecke des Bildes geben den Beobachtungszeitraum in Minuten an. Die Umrisse und gestrichelte Linien bezeichnen die Gestalt, den Ort und die Bewegungsrichtung der Zelle im vorherigen Beobachtungsbild. Bild: Max-Planck-Institut für Neurobiologie


Zwei-Photonen-Echtzeit-Aufnahme von grün fluoreszierenden aktivierten T-Zellen in Rückenmarksschnitten. Die Lymphozyten ändern ihre Gestalt nicht und bleiben im Nervengewebe fest verankert. Die Zahlen in der linken oberen Ecke des Bildes geben die Beobachtungszeit in Minuten an. Die Umrisse und gestrichelte Linien geben die Gestalt, den Ort und die Bewegungsrichtung der Zelle im vorherigen Beobachtungsbild an. Bild: Max-Planck-Institut für Neurobiologie


Max-Planck-Wissenschaftler entdecken, wie autoimmune T-Lymphozyten das Gehirn attackieren


Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie erforschen Krankheitsmechanismen der Multiplen Sklerose, eine der häufigsten Autoimmunerkrankungen des Menschen. Bei dieser Erkrankung spielt die Invasion autoaggressiver T-Zellen in das Nervensystem eine entscheidende Rolle. Im Tiermodell der Multiplen Sklerose konnten die Neuroimmunologen jetzt das Verhalten dieser autoaggressiven T-Zellen im lebenden Hirngewebe mittels modernster Mikroskopieverfahren live verfolgen und charakterisieren. Die im Journal of Experimental Medicine (Juni 2005) veröffentlichten Ergebnisse sind wesentlich für das Verständnis der Multiplen Sklerose und können die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze fördern.

Die Multiple Sklerose (MS) ist hierzulande die maßgeblichste entzündliche Erkrankung des Zentralnervensystems (ZNS). Sie ist gefürchtet wegen ihrer zahlreichen und vielfältigen neurologischen Ausfälle, wie z.B. Lähmungen, Gefühls- und Gleichgewichtsstörungen. Verursacht werden diese Schäden nach derzeitigem Stand der Forschung durch zahlreiche, im Gehirn und Rückenmark verstreute Entzündungsherde. T-Lymphozyten, die darauf spezialisiert sind, die körpereigene Hirnsubstanz zu attackieren und zu zerstören, machen einen wesentlichen Teil der Entzündungszellen in diesen Herden aus. Allerdings ist nicht geklärt, wie diese autoaggressiven Zellen in das Hirngewebe gelangen. Das Gehirn nimmt nämlich aus immunologischer Sicht eine Sonderstellung ein: T-Zellen, die durch die anderen Körpergewebe streifen, um Eindringlinge aufzuspüren, haben keinen freien Zutritt in das Nervensystem. Die Frage, wie sich autoaggressive T-Zellen Zutritt zum Gehirn verschaffen, ist anhand menschlichen Hirngewebes nicht zu beantworten, wohl aber durch Studien in Tiermodellen.


Die experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) bietet sich als besonders geeignetes Modell für autoaggressive Hirnentzündungen an, da sie nicht durch von außen eindringende Mikroben ausgelöst wird, sondern von körpereigenen autoimmunen T-Zellen. Die Übertragung dieser Zellen in gesunde Empfängertiere führt zu Entzündungsherden, die denen der Multiplen Sklerose stark ähneln. Die Forscher in Martinsried haben ein Verfahren entwickelt, um krankheitserzeugende autoaggressive T-Zellen durch Genmanipulation so zu verändern, dass sie sichtbar werden - sie fluoreszieren. In ein gesundes Empfängertier übertragen, können sie aufgrund ihrer Eigenfluoreszenz zu jedem Zeitpunkt in jedem Gewebe nachgewiesen werden.

Die ersten Studien dieser fluoreszierenden T-Zellen zeigten, dass autoaggressive T-Zellen keineswegs - wie erwartet - direkt nach ihrer Übertragung in das Hirngewebe eindringen. Tatsächlich wandern sie auf einer komplizierten, streng vorgegebenen Route über mehrere Tage durch die peripheren Immunorgane (Lymphknoten, Milz) und erwerben auf diesem Weg die Fähigkeit, in das Zentrale Nervensystem einzudringen. Erst danach öffnen sich die Schleusen des Gehirns: Innerhalb von Stunden strömen Millionen autoaggressiver T-Zellen aus der Peripherie in das ZNS ein. Zeitgleich mit dieser Flut von Zellen kommt es zum Auftreten schwerer Lähmungen.

Um die Bewegung der autoaggressiven T-Zellen in das Gehirn und innerhalb des Hirngewebes in Echtzeit zu verfolgen, setzten die Martinsrieder Neurobiologen modernste optische Verfahren (Zwei-Photonen-Mikroskopie) ein und stellten dabei fest, dass autoaggressive T-Zellen im Hirngewebe zwei grundlegend verschiedenen Bewegungsmustern folgen: Die Mehrheit der Zellen bewegt sich mit einem für wandernde Zellen enormen Tempo von bis zu 25 Mikrometern pro Minute durch das Gewebe. Dieses Tempo ist um so bemerkenswerter, als das Nervengewebe ein vergleichsweise festes und kompaktes Gewebe darstellt. Die schnell wandernden T-Zellen durchziehen das Nervengewebe offenbar völlig ungerichtet und scheinen keinem Lockstoffgradienten, so genannten Chemokinen, zu folgen. Die Bewegung erfolgt in Wellen, d.h. die Zellen durchlaufen Phasen schneller Bewegungsaktivität, abgelöst von Phasen eines relativen Stillstands.

Eine kleinere Gruppe von T-Zellen scheint jedoch dauerhaft an Ort und Stelle zu verharren. Sie sind an einem Pol der Zellmembran fixiert, um den herum die Zellkörper heftig schwingen (Abb.2). Diese angedockten T-Zellen bilden spezialisierte Verbindungen, die aufgrund ihrer geordneten Struktur analog zu Nervenzellkontakten im Gehirn als immunologische "Synapsen" bezeichnet werden. Diese "Synapsen" befinden sich genau an den Fixpunkten der T-Zellen und bestehen aus dem zentral angeordneten T-Zellrezeptor, umgeben von Ankermolekülen, so genannten "Integrinen". Die Antigen-Erkennung von T-Zellen erfolgt über die Synapsen und manifestiert sich in der Freisetzung von Entzündungsstoffen, so genannten Cytokinen. Die zwei Bewegungsmuster der autoaggressiven T-Zellen im Gehirn legen folgende Interpretationen nahe: Die schnell durch die Hirnsubstanz kreuzenden autoaggressiven T-Zellen sind "auf der Suche" nach Zellen, die ihr passendes Antigen präsentieren. Die angedockten T-Zellen haben dagegen ihr Ziel erreicht und befinden sich im Prozeß der Antigen-Erkennung.

Obwohl es gesichert ist, dass in der autoimmunen Enzephalomyelitis die autoaggressiven T-Zellen für die Schäden im Gehirn verantwortlich sind, sind die Mechanismen, die diese Veränderungen verursachen, weitgehend unklar. "Unsere neugewonnenen Beobachtungen können zur Beantwortung dieser wichtigen Frage beitragen", sagt Alexander Flügel. Sowohl die beweglichen, als auch die angedockten autoaggressiven T-Zellen könnten auf unterschiedliche Weise Schaden anrichten: Die beweglichen Zellen dadurch, dass sie sich durch die Hirnsubstanz bohren, dabei Nervenbahnen und Hirnzellen verdrängen oder gar zerstören. Die arretierten T-Zellen durch ihre Immunsynapsen. Millionen dieser Synapsen bedeuten eine maximale Aktivierung von Millionen T-Zellen und somit eine Flut von Cytokinen im Gehirn. Die Cytokine beeinträchtigen jedoch die Integrität des Nervensystems, da sie das fein regulierte ZNS-Milieu durch Öffnung der schützenden Bluthirnschranke stören und damit die Weiterleitung von Nervenimpulsen blockieren sowie andere potenziell schädigende Immunzellen anlocken.

Auf die Frage, welche therapeutischen Konsequenzen sich aus diesen Befunden ableiten lassen, erklärt Hartmut Wekerle: "Eine Blockade der T-Zellwanderung und der Antigen-Erkennung im Gehirn sollte diese schädigenden Prozesse aufhalten helfen. Somit tragen diese ersten Echtzeit-Filmaufnahmen der Fortbewegung von Immunzellen im zentralen Nervensystem nicht nur zum Verständnis der Krankheitsmechanismen der Multiplen Sklerose und anderer Organ-spezifischer Autoimmunerkrankungen bei, sondern sie eröffnen möglicherweise auch neue therapeutische Ansätze."

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Hirngewebe Nervensystem Sklerose T-Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!
27.06.2017 | Universität Innsbruck

nachricht Was Stammzellen zu perfekten Alleskönnern macht
27.06.2017 | Universität Zürich

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: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie