Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Abwehrzellen sich orientieren

26.10.2016

HZI-Wissenschaftler haben ein Modell entwickelt, mit dem sich die Bewegungsfähigkeit von Immunzellen untersuchen lässt

Wenn sich bestimmte Zellen des Immunsystems auf der Suche nach Krankheitserregern durch die Gewebe des Körpers bewegen, bilden sie dabei Ausstülpungen an ihrer Vorderseite.


Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von einer normalen dendritischen Zelle mit multiplen segelartigen Lamellipodien (links) und einer Hem1-Knockout-Zelle (rechts), der diese Strukturen fehlen.

@IST/ Alexander Leithner

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben nun gemeinsam mit Kollegen des Institute of Science and Technology Austria (IST) bei Wien herausgefunden, dass die Zellen ohne diese Ausstülpungen ihre Orientierung verlieren. Die Ergebnisse ihrer Kooperation haben die Forscher jetzt im renommierten Fachjournal Nature Cell Biology veröffentlicht.

Dendritische Zellen erfüllen im Immunsystem eine zentrale Aufgabe: Sie nehmen Krankheitserreger auf und präsentieren die Information darüber anschließend auf ihrer Oberfläche. Andere Zellen des Immunsystems werden dadurch aktiviert und starten ein langfristiges Programm zur Bekämpfung der Erreger, das letztendlich zur Immunität führen kann. Dendritische Zellen sind dementsprechend sowohl Teil des angeborenen Immunsystems, also der „schnellen Eingreiftruppe“, als auch Vermittler der anpassungsfähigen, im Laufe des Lebens erworbenen Immunantwort.

Für beide Aufgaben sind Formänderungen der Zelle und Zellbewegungen notwendig. Diese Bewegungen gehen normalerweise mit der Bildung sogenannter Lamellipodien einher. Das sind breite und flache Fortsätze der Zelloberfläche, die manchmal an Zungen und manchmal an Segel erinnern und vor allem bei schnellen Formänderungen an der Vorderseite von Zellen auftreten.

Die Wissenschaftler der Abteilung Zellbiologie um Prof. Theresia Stradal am HZI in Braunschweig haben ein Zellmodell entwickelt, dem die Fähigkeit zur Bildung dieser „Ausstülpungen“ vollständig fehlt. Dazu haben sie ein einziges Gen, Hem1, in Mäusen ausgeschaltet (Hem1-Knockout) und konnten nachweisen, dass dadurch der gesamte Signalweg zur Ausbildung von Lamellipodien in Immunzellen blockiert ist.

„Zellen können bei der Fortbewegung über verschiedene Signalwege unterschiedliche Fortsätze bilden, neben Lamellipodien zum Beispiel auch fingerförmige Filopodien oder bläschenartige Ausstülpungen, die Blebs genannt werden“, sagt Stradal. „Wir wollten klären, ob Lamellipodien unabdingbar für bestimmte Zellbewegungen sind und welche spezifische Rolle sie bei der Zellwanderung haben.“

Die Forschungsgruppe Morphodynamik von Immunzellen um Prof. Michael Sixt am Institute of Science and Technology Austria (IST) bei Wien ist auf die Analyse von dendritischen Zellen spezialisiert und hat Zellwanderung und Zellbewegungen in Mauszellen untersucht, denen das Gen Hem1 fehlt. Die Ergebnisse der Untersuchungen dieser Arbeitsgruppe erlauben nun ganz neue Einblicke in die Mechanismen der Zellwanderung: Dendritische Zellen, die darauf spezialisiert sind, sich ohne feste Anhaftung wie ein Freikletterer einen Weg durch die netz- und höhlenartigen Strukturen im Gewebe zu suchen, können ohne Lamellipodien sehr effizient wandern.

Im komplexen Gewirr der Fasern und Zellen laufen sie aber in die Irre, bis sie in zu engen Poren und Gassen stecken bleiben. Michael Sixt vergleicht sie mit Autos, die ohne Scheinwerfer durch ein Labyrinth fahren: „Der Heckantrieb funktioniert wunderbar ohne Lamellipodien, aber das Werkzeug, mit dem sie sich durch die Umwelt tasten, fehlt. Sie sind sozusagen blind für die Geländestruktur.“

Die beschriebene Analyse der dendritischen Zellen ist ein erster Schritt, die Rolle des Hem1-Gens in der Immunabwehr zu entschlüsseln. Weitere Untersuchungen der spezifischen Hem1-Funktionen bei Entzündungen und der Bekämpfung von viralen und bakteriellen Erregern mithilfe des neuen Knockout-Modells in unterschiedlichsten Zelltypen des Immunsystems sind bereits in vollem Gange.

Originalpublikation:
Leithner, A., Eichner, A., Müller, J., Reversat, A., Brown, M., Schwarz, J., Merrin, J., de Gorter. D.J.J., Schur, F., Bayerl, J., de Vries, I., Wieser, S., Hauschild, R., Lai, F.P.L., Moser, M., Kerjaschki, D., Rottner, K., Small, J.V., Stradal, T.E.B., and Sixt, M.: Diversified actin protrusions promote environmental exploration but are dispensable for locomotion of leukocytes, Nature Cell Biology, doi: 10.1038/ncb3426

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. www.helmholtz-hzi.de

Das IST Austria:
Das Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) ist ein internationales Institut in Klosterneuburg bei Wien in Österreich, das sich der naturwissenschaftlichen und mathematischen Grundlagenforschung widmet. Der Schwerpunkt liegt in den Biowissenschaften, den Formalwissenschaften sowie der Physik und Chemie, umfasst sowohl theoretische als auch experimentelle Forschung und fördert die enge Zusammenarbeit zwischen den Disziplinen. https://ist.ac.at/de/

Ihre Ansprechpartner:
Susanne Thiele, Pressesprecherin
Dr. Andreas Fischer, Wissenschaftsredakteur

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH
Presse und Kommunikation
Inhoffenstraße 7
D-38124 Braunschweig

Tel.: 0531 6181-1400
0531 6181-1405

Weitere Informationen:

https://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/wie_abwe... - Link zu Pressemitteilung und Bildmaterial

Susanne Thiele | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics