Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie menschliche Immunzellen über Calciumsignale aktiviert werden

03.11.2011
Forschern der Universität des Saarlandes ist es erstmals gelungen, den Einfluss von Calciumsignalen auf das Immunsystem im Nanobereich näher zu beschreiben.

In ihrer Arbeit analysierten die Wissenschaftler um den Homburger Biophysik-Professor Markus Hoth Calciumkonzentrationen an sogenannten immunologischen Synapsen. Sie konnten nachweisen, dass Calcium regulierend auf das Immunsystem wirkt und somit auch die Aktivierung des Immunsystems steuert. Die Forscher machten bei ihren Untersuchungen Gebrauch von hochauflösenden Mikroskopietechniken.


Die Mikroskopieaufnahme zeigt T-Zellen, die sich an Tumorzellen anlagern. An den grün eingefärbten Stellen, den immunologischen Synapsen, „kommunizieren“ sie miteinander: Über Calciumsignale werden die T-Zellen aktiviert und die Immunabwehr wird in Gang gesetzt
Foto: Arbeitsgruppe Professor Markus Hoth

Die Arbeit wurde im renommierten EMBO Journal publiziert und entstand in Zusammenarbeit mit den Teams der Professoren Jens Rettig und Heiko Rieger.

Das menschliche Immunsystem muss „Freund“ von „Feind“ unterscheiden. Gegenüber dem „Freund“ soll das Immunsystem tolerant reagieren, das heißt nicht aktiviert werden, den „Feind“ soll es aber mit allen Mitteln bekämpfen. Dazu bilden bestimmte Zellen des Immunsystems, die T-Zellen, spezialisierte Kontakte mit anderen Zellen aus, die sogenannten immunologischen Synapsen.

„Ähnlich wie bei einer Synapse zwischen Nervenzellen werden an der immunologischen Synapse Informationen zwischen verschiedenen Zellen ausgetauscht – ein Schritt, der für die Aktivierung des Immunsystems von entscheidender Bedeutung ist“, erläutert Markus Hoth, Biophysik-Professor der Saar-Uni. Eine wichtige Rolle hierbei spiele die Erhöhung der Calciumkonzentration in den T-Zellen, denn Calciumsignale aktivieren die T-Zellen. „Auf diese Weise kontrollieren und regulieren sie wichtige Funktionen des Immunsystems und tragen wesentlich dazu bei, dass Gleichgewicht des Immunsystems zu erhalten“, sagt Hoth. Calciumsignale sind zum einen an der Immunreaktion gegenüber Viren beteiligt, aber auch an der Vermeidung von Immunreaktionen gegenüber harmlosen Substanzen. Entscheidend dabei ist jeweils die Konzentration der Calciumsignale.

Die wesentlichen experimentellen Arbeiten für die Publikation wurden von Ariel Quintana und Christian Junker, beide Mitarbeiter von Professor Markus Hoth, sowie Mathias Pasche im Team von Ute Becherer und Physiologie-Professor Jens Rettig durchgeführt. Sie analysierten die Wirkweise des Calciums in sehr kleinen Nanobereichen an den immunologischen Synapsen in T-Zellen. Dabei konnten sie das genau aufeinander abgestimmte Zusammenspiel von Calciumkanälen, Calciumpumpen und den Kraftwerken der Zellen, Mitochondrien, im Detail mit hochwertigen Mikroskopietechniken bestimmen.

An der Studie, die im renommierten EMBO Journal publiziert wurde, war auch Heiko Rieger, Professor für Theoretische Physik am Saarbrücker Campus, beteiligt. „Für uns zeigte sich auf beeindruckende Weise, wie physikalische Prinzipien dazu beitragen, fundamentale zelluläre Signalmechanismen – in diesem Fall in menschlichen T-Zellen – zu verstehen“, sagt Heiko Rieger. Sehr wichtig für das quantitative Verständnis seien darüber hinaus mathematische Modelle, wie sie von den Forschern der Theoretischen Physik an der Saar-Uni entwickelt werden. „Sie erlauben es letztendlich erst, die Aktivierung der Immunzellen in ihrer ganzen Komplexität mechanistisch zu erfassen“, ergänzt Rieger.

Die weitergehenden Arbeiten in diesem Projekt sind Teil des Sonderforschungsbereichs 894 „Calciumsignale: Molekulare Mechanismen und Integrative Funktion“, in dem Forscher der Saar-Uni nach Mechanismen der calciumabhängigen Signalübertragung in Zellen fahnden.

Die Forschungsergebnisse wurden veröffentlicht: EMBO Journal 2011 Aug 16;30(19):3895-912. doi: 10.1038/emboj.2011.289

Weitere Informationen zum Sonderforschungsbereich 894 unter:
http://sfb894.uni-saarland.de/SFB894/Home.html
Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Markus Hoth
Institut für Biophysik
Medizinische Fakultät
Universität des Saarlandes
66424 Homburg
Tel.: 06841 1626266
Email: markus.hoth@uks.eu

Melanie Löw | Universität des Saarlandes
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de
http://sfb894.uni-saarland.de/SFB894/Home.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Geckos kommunizieren überraschend flexibel
29.05.2017 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

nachricht Bauchspeicheldrüsenkrebs: Forschungsgruppe erprobt erfolgreich neue Diagnose- und Therapieansätze
29.05.2017 | Wilhelm Sander-Stiftung

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: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligente Sensoren mit System

29.05.2017 | Messenachrichten

Geckos kommunizieren überraschend flexibel

29.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

1,5 Millionen Euro für vier neue „Innovative Training Networks” an der Universität Hamburg

29.05.2017 | Förderungen Preise