Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ur-Wirbeltiere mit anpassungsfähigem Immunsystem

03.02.2011
Wichtiges Organ unseres adaptiven Immunsystems ist weiter verbreitet als angenommen: Max-Planck-Forscher zeigen Thymus-ähnliche Strukturen am primitiven Neunauge

Zu den großartigen Erfindungen der Evolution gehört das adaptive Immunsystem: Auf Krankheitserreger reagiert unser Körper mit der Produktion von hochspezialisierten Abwehrzellen – den T-Lymphozyten, die im Thymus heranreifen –, und mit Antikörpern, die Eindringlinge auch Jahre später noch wiedererkennen.


Urtümliches Wirbeltier mit ausgeklügelter Immunabwehr: das Neunauge
MPI für Immunbiologie und Epigenetik

Ob dieses ausgeklügelte Abwehrsystem mit den dafür notwendigen Organen nur höheren Wirbeltieren vorbehalten ist, war eine Frage, die Wissenschaftler seit 150 Jahren beschäftigte. Eine Arbeitsgruppe um Thomas Boehm vom Max-Planck-Institut für Immunologie und Epigenetik in Freiburg konnte zusammen mit amerikanischen Wissenschaftlern diese Debatte nun beenden: Die Wissenschaftler entdeckten, dass Neunaugen, die wohl primitivsten lebenden Wirbeltiere, bereits Thymus-ähnliche Gewebe aufweisen. Schon sie verfügen damit über die zentrale Struktur der spezifischen Immunabwehr.

Die Frage, wann und wie der Thymus entstanden ist, ist keineswegs nur stammesgeschichtlich interessant, sondern auch von medizinischer Bedeutung. „Wenn wir die Entwicklung und Funktion dieses Organs im Detail bei verschiedenen Organismen verstehen, kann dies letztlich auch zum besseren Verständnis von Immunerkrankungen beim Menschen beitragen“, erklärt Boehm, der sich seit Jahren mit dem Immunsystem verschiedener Lebewesen beschäftigt. In der Thymusdrüse, die beim Menschen oberhalb des Herzens liegt, reifen bei den derzeit lebenden höheren Wirbeltieren die T-Lymphozyten oder T-Zellen zu schlagkräftigen Abwehrzellen unseres Körpers heran. Sobald sie dieses Organ verlassen, können sie körperfremde Moleküle erkennen und damit Bakterien oder Viren gezielt angreifen. Auf der Oberfläche der T-Zellen sitzen spezifische Rezeptoren, die an die Eindringlinge (Antigene) binden und sie anschließend vernichten. Gemeinsam mit den B-Lymphozyten, die ebenfalls Fremdkörper erkennen, aber auf die Produktion von passenden Antikörpern spezialisiert sind, hat sich ein lernfähiges Abwehrsystem ausgebildet, das ein exzellentes Gedächtnis für die Strategien der Feinde hat.

Lange Zeit waren die meisten Immunologen und Evolutionsbiologen davon überzeugt, dass dieses adaptive Immunsystem den höher entwickelten Wirbeltieren vorbehalten ist. Ur-Wirbeltieren wie den Neunaugen – fischähnliche, lebende Fossilien, die vor rund 500 Millionen Jahren entstanden sind – sprach man noch bis vor wenigen Jahren die Fähigkeit zur Bildung von Antikörpern ab. Doch 2004 konnten amerikanische Wissenschaftler zeigen, dass das Neunauge keineswegs nur unspezifisch auf Krankheitserreger reagieren kann. Sie fanden, dass in den Lymphozyten der Neunaugen Antigen-Rezeptoren gebildet werden, Proteine, die ähnlich variabel sind wie die Antikörper der höheren Wirbeltiere. Und mehr noch: Diese variablen Lymphozyten-Rezeptoren scheinen ebenfalls in zwei Formen zu entstehen: T-ähnliche Lymphozyten bildeten Rezeptoren vom Typ A auf ihrer Oberfläche aus, während B-ähnliche Zellen Typ–B-Rezeptoren herstellten.

„Mit der Entdeckung T-Zell-ähnlicher Lymphozyten flammte die alte Frage wieder auf: Gibt es vielleicht sogar ein Thymus-ähnliches Gewebe bei primitiven Wirbeltieren wie dem Neunauge?“ Trotz vieler Bemühungen hatte man diese bisher nicht nachweisen können. Boehm und sein Team nutzten nun modernste genetische Methoden, um erneut danach zu suchen. Und sie wurden endlich fündig. Im Bereich der Kiemen fanden sie Thymus-ähnliche Strukturen, sogenannte Thymoide. Nur dort wurden spezifisch die Gene aktiv, die bei der Produktion der variablen Lymphozyten-Rezeptoren vom A-Typ beteiligt sind. „Wir gehen nun davon aus, dass schon das Neunauge über ein duales System der Immunabwehr verfügt, das wir auch vom Menschen her kennen“, so Boehm. Während die „T-Zellen“ im Thymoid heranreifen, scheinen sich die „B-Zellen“ in einer dem Knochenmark funktionell äquivalenten Struktur zu entwickeln.

Die Entdeckung dieses Thymus-ähnlichen Gewebes beim Neunauge ist für die Wissenschaftler ein wichtiger Schritt. „Zum ersten Mal haben wir nun vielleicht die Möglichkeit, die Struktur und das Design eines anpassungsfähigen Immunsystems zu verstehen“, erklärt Boehm. Das Neunauge hat offensichtlich vor 500 Millionen Jahren parallel zu den höheren Wirbeltieren ein andersartiges, aber ähnlich funktionstüchtiges Abwehrsystem entwickelt. Gemeinsamkeiten zwischen den beiden Systemen sollten also zu den unverzichtbaren Grundprinzipien des Immunsystems gehören. „Vom Hai bis zum Menschen dagegen ist das Immunsystem ähnlich komplex“, erklärt Boehm; „da sehen wir den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr.“ Deshalb erhoffen sich die Wissenschaftler auch neue Einsichten in Fehlfunktionen der Immunabwehr, wie beispielsweise Autoimmunerkrankungen. Zunächst aber wird es darum gehen, die genetischen Mechanismen im Abwehrsystem der primitiven Neunaugen besser zu verstehen.

Originalveröffentlichung:
Baubak Bajoghli, Peng Guo, Narges Aghaallaei, Masayuki Hirano, Christine Strohmeier, Nathanael McCurley, Dale E. Bockman, Michael Schorpp, Max D. Cooper, and Thomas Boehm
Identification of a thymus candidate in lampreys
Nature 3. Februar 2011
Kontakt:
Dr. Thomas Boehm
Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg
Telefon: +49 761 5108-328
E-mail: boehm@immunbio.mpg.de

Dr Harald Rösch | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.immunbio.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur
17.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht Magenkrebs: Auch Bakterien können Auslöser sein
17.08.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

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: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten