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Verkehrspolizisten im Immunsystem

30.11.2012
Das Molekül IκBNS lässt regulatorische Immunzellen reifen

Eine bestimmte Sorte Zellen, die regulatorischen T-Zellen oder kurz Tregs, hat die Aufgabe, Immunreaktionen zu bremsen. Sie sind gewissermaßen die Verkehrspolizisten des Immunsystems. Wissenschaftler vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) haben erforscht, wie die Tregs entstehen: Das Protein IκBNS spielt dabei die entscheidende Rolle.


Die Abbildung zeigt die Lokalisation von IκBNS in der Zelle. IκBNS-Moleküle (grün) liegen in punktförmigen Strukturen im Bereich des Zellkerns (blau) vor. Die Funktion dieser Strukturen ist jedoch weitgehend ungeklärt.

HZI / Schmitz

Mit diesem Wissen, so hoffen die Forscher, könnte man die Zahl der Tregs eines Tages vielleicht steuern – und so das Immunsystem gezielt bremsen oder „scharf schalten“. Ihre Ergebnisse präsentieren die Wissenschaftler um den Biochemiker Prof. Ingo Schmitz in der Fachzeitschrift Immunity.

Das Immunsystem ist ein komplexes Netzwerk aus verschiedenen Zelltypen und Botenstoffen. Die regulatorischen Zellen und die übrigen Immunzellen stehen in einem empfindlichen Gleichgewicht, eine Störung dieser Balance kann schwere Folgen haben: Sind zu viele Tregs vorhanden, wird das Immunsystem regelrecht „ausgebremst“ und Infektionen oder Tumore haben leichtes Spiel. Wenn Tregs fehlen, können andere Immunzellen außer Kontrolle geraten und das eigene Gewebe angreifen: Autoimmunerkrankungen wie rheumatische Arthritis oder die chronische Darmentzündung Colitis ulcerosa können die Folge sein. Eine weitere wichtige Rolle spielen Tregs nach Organtransplantationen. Sie entscheiden darüber, ob das Spenderorgan vom Körper angenommen oder abgestoßen wird.

Doch was dazu führt, dass unreife Immunzellen die „Polizeilaufbahn“ einschlagen, war bisher noch weitgehend unklar. Jetzt konnte Ingo Schmitz mit seinen Kollegen zeigen, dass der Transkriptionsfaktor IκBNS für die Entwicklung der regulatorischen Zellen einen wesentlichen Beitrag leistet: Er fördert die Bildung des Proteins FoxP3, des zentralen Merkmals von Tregs. IκBNS beeinflusst eine größere Gruppe von Transkriptionsfaktoren, die sogenannte NFkB-Familie. Diese Signalmoleküle fördern eigentlich viele durch das Immunsystem hervorgerufene Entzündungsreaktionen.

„Umso überraschender war es für uns, dass IκBNS eine Schlüsselrolle in der Reifung von Tregs hat. Schließlich sind das Zellen, die Entzündungen eindämmen“, sagt Dr. Marc Schuster, einer der Mitarbeiter von Schmitz am HZI und Erstautor des Artikels. „Dabei hat IκBNS keinerlei Einfluss auf die Funktion der regulatorischen T-Zellen.“ Ihre Hypothese zur Bedeutung von IκBNS in der Entstehung der Tregs überprüften die Forscher an Mäusen, denen dieser Faktor fehlt: Da Zellen, denen IκBNS fehlt nicht die „Polizeilaufbahn“ einschlagen, sind die Effektorzellen des Immunsystems ungebremst und können eine chronische Darmentzündung hervorrufen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die weitere Erforschung von IκBNS auch aus medizinischer Sicht von Interesse ist. Einerseits zur Vorhersage von Krankheiten: Ist IκBNS fehlerhaft, könnten Autoimmunerkrankungen die Folge sein. Andererseits als mögliches therapeutisches Ziel: „Wenn IκBNS spezifisch beeinflusst werden könnte, ließe sich darüber die Menge an Tregs steuern“, sagt Schmitz, der neben der Forschungstätigkeit am HZI auch einen Lehrstuhl an der Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg innehat. Schmitz weiter: „Eine Stabilisierung von IκBNS könnte der Therapie von Autoimmunerkrankungen nützen. Im Kontext von Infektionen oder Tumoren müssten wir IκBNS hemmen, um die Zahl der regulatorischen T-Zellen zu senken. Aber das ist natürlich noch Zukunftsmusik.“ Weil IκBNS allerdings auch eine Funktion in den Effektorzellen hat und für deren Aktivierung wichtig ist, könnte ein Eingriff unvorhergesehene Folgen haben. „Das ist eine Herausforderung, der man bei vielen therapeutischen Zielstrukturen gegenübersteht“, fügt Schmitz hinzu.

Originalpublikation:
Marc Schuster, Rainer Glauben, Carlos Plaza-Sirvent, Lisa Schreiber, Michaela Annemann, Stefan Floess, Anja A. Kühl, Linda K. Clayton, Tim Sparwasser, Klaus Schulze-Osthoff, Klaus Pfeffer, Jochen Huehn, Britta Siegmund, Ingo Schmitz
The atypical NFκB inhibitor IκBNS mediates regulatory T cell development by regulating Foxp3 induction
Immunity, 2012

Die Arbeitsgruppe „Systemorientierte Immunologie und Entzündungsforschung“ erforscht molekulare Prozesse in Immunzellen, die diese tolerant gegenüber dem eigenen Körper machen. Dazu zählt vor allem das „Selbstmordprogramm“ Apoptose.

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern.

Die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg:
Einer der Forschungsschwerpunkte der Medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg ist „Immunologie einschließlich Molekulare Medizin der Entzündung“. Ziel ist die Entwicklung neuer Therapien und die Umsetzung für den Patienten.

Dr. Jan Grabowski | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.uni-magdeburg.de
http://www.helmholtz-hzi.de
http://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/verkehrspolizisten_im_immunsystem/

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