Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Unterschätzte Einzeller: Archaeen können menschliches Immunsystem beeinflussen

11.06.2014

Viren, Bakterien und Protozoen (Urtierchen) sind die Organismen, die mit dem Immunsystem des Menschen interagieren. Nach neuesten Erkenntnissen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des Forschungszentrums Borstel gehören in diese Reihe von nun an auch die bisher oft unterschätzten Einzeller, genannt Archaeen.

In der am Dienstag, 10. Juni, erschienenen online-Ausgabe der Fachzeitschrift PLOS ONE wird gezeigt, dass auch natürlich im Darm vorkommende archaeelle Stämme an Entzündungsreaktionen beteiligt sein können.   


Dr. Corinna Bang entnimmt archeelle Kulturen aus einer Serumflasche. Dieser Prozess findet unter Ausschluss von Sauerstoff in einem anaeroben Zelt statt.

Foto, Copyright: Claudia Eulitz, CAU

Archaeen bilden neben den Bakterien und den Eukaryoten (Organismen mit Zellkern) die dritte Domäne des Lebens. Sie sind einzellig und besitzen ebenso wie Bakterien keinen Zellkern. Bei essentiellen zellulären Prozessen ähneln sie aber eher den Eukaryoten. Daneben weisen Archaeen auch einzigartige Eigenschaften auf: Der sehr diverse Aufbau ihrer Zellhülle findet sich beispielsweise in keiner anderen Domäne wieder und erlaubt es diesen Organismen, nahezu jeden Lebensraum zu besiedeln.

Obwohl lange angenommen wurde, dass Archaeen lediglich an Standorten mit extremen Milieubedingungen vorkommen, weiß man heute, dass sie überall verbreitet sind und zum Beispiel auch als Bestandteil der normalen Mikrobiota des Menschen nachgewiesen werden. Hier besiedeln sie unter anderem die Haut und den Darm, ohne dass bislang tiefere Einblicke in ihre Interaktion mit dem menschlichen Epithel erzielt wurden. 

Professorin Ruth Schmitz-Streit und Dr. Corinna Bang vom Institut für Allgemeine Mikrobiologie der CAU sowie Professor Holger Heine aus der Forschungsgruppe „Angeborene Immunität“ vom Forschungszentrum Borstel haben es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, die Interaktion dieser Mikroorganismen mit dem Immunsystem des Menschen zu entschlüsseln. In einer von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Studie untersuchten sie die zwei archaeellen Stämme Methanobrevibacter smithii und Methanosphaera stadtmanae. 

„Hierfür haben wir menschliche Immunzellen aus der Darmschleimhaut und Blutzellen mit den zwei archaeellen Stämmen im Labor zusammen inkubiert und dann die Reaktionen in Form von Ausschüttung verschiedener Entzündungsmediatoren wie beispielsweise Zytokinen und antimikrobiellen Peptiden untersucht“, erklärt Bang, wissenschaftliche Mitarbeiterin im CAU-Institut und Erstautorin der Publikation, die Vorgehensweise des Teams.

„Die Ergebnisse dieser Versuche weisen eindeutig darauf hin, dass Archaeen ähnlich wie Bakterien spezifisch vom menschlichen Immunsystem erkannt werden und mit Komponenten des Immunsystems interagieren“, so Bang weiter. Außerdem würden die Ergebnisse nahelegen, dass die beiden Archaeen-Stämme unterschiedliche Reaktionen des menschlichen Immunsystems auslösen.

„Der Stamm M. smithii, welcher in einer früheren Studie in Stuhlproben nahezu aller getesteten Personen gefunden wurde, hat nur zu einer geringen Immunantwort geführt. Dagegen löste eine Stimulation mit dem seltener vorkommenden Stamm M. stadtmanae die Ausschüttung äußerst hoher Mengen entzündungsfördernder Zytokine aus“, ergänzt Schmitz-Streit. Aus diesen Ergebnissen schließen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass der Stamm M. smithii sehr wahrscheinlich ein kommensaler Mikroorganismus (miternährend, Gegenteil: parasitär) ist, während der Stamm M. stadtmanae das Potenzial haben könnte, entzündliche Prozesse im Darm zu fördern.  

Seit vor wenigen Jahren gezeigt wurde, dass die mikrobielle Besiedlung essentiell für den menschlichen Gesundheitszustand ist, bildet die Erforschung der Interaktion von Mikroorganismen und dem menschlichen Immunsystem einen der wichtigsten Forschungsschwerpunkte in den Naturwissenschaften/Lebenswissenschaften. Dabei steht oft die Frage im Mittelpunkt, wie kommensale Mikroorganismen dazu beitragen, das Immungleichgewicht des Menschen zu erhalten und wie eine gestörte Mikroflora zur Entstehung von Allergien und entzündlichen Erkrankungen des Darmes führen kann.

„Bei diesen Untersuchungen fanden Archaeen bislang jedoch wenig bis keinerlei Beachtung. Unsere Studie zeigt nun, dass diese Organismen wie Bakterien mit dem menschlichen Immunsystem interagieren. Die weiterführende Erforschung dieser Interaktion könnte deshalb für die Prävention und vielleicht auch für die Behandlung von Autoimmun- und chronisch-entzündlichen Erkrankungen des Darms eine bedeutende Rolle einnehmen“, ordnet Professor Holger Heine die Entdeckung ein.    

Als nächstes will das Team seine Ergebnisse überprüfen, um den Zusammenhang zwischen Archaeen und pathogenen Reaktionen zu belegen. Hierfür werden sie beispielsweise Zellproben aus dem Darm von kranken und gesunden Menschen vergleichen. Außerdem soll untersucht werden, durch welchen Rezeptor die Archaeen durch zum Beispiel Blutzellen erkannt werden. „Es gibt also noch viel zu entdecken“, so Schmitz-Streit.   

Originalpublikation: Bang, C., Weidenbach, K., Gutsmann, T., Heine, H., and Schmitz, R.A. (2014). The intestinal archaea Methanosphaera stadtmanae and Methanobrevibacter smithii activate human dendritic cells. PLOS ONE. doi: 10.1371/journal.pone.0099411. 

Kontakt:Dr. Corinna Bang Institut  für Allgemeine Mikrobiologie Christian-Albrechts-Universität Kiel Telefon: 0431 / 880-1649 E-Mail: cbang@ifam.uni-kiel.de 

Dr. Boris Pawlowski | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Weitere Informationen:
http://www.uni-kiel.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Vorstellung eines neuen Zellkultursystems für die Analyse von OPC-Zellen im Zebrafisch
23.10.2017 | DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien TU Dresden

nachricht Mehr Wissen über Proteine: Forscher aus Halle verbessern Massenspektrometrie-Verfahren
23.10.2017 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mehr Wissen über Proteine: Forscher aus Halle verbessern Massenspektrometrie-Verfahren

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Stickoxide: Neuartiger Katalysator soll Abgase ohne Zusätze reinigen

23.10.2017 | Materialwissenschaften