Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Urbakterien Entzündungsreaktionen auslösen können

23.11.2017

Gemeinsame Pressemitteilung des Forschungszentrums Borstel (FZB) und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)

Forschende aus Borstel und Kiel ergründen die Rolle der Archaeen bei der Entstehung von Entzündungen im menschlichen Körper

Der Körper jedes Menschen beherbergt Billionen unterschiedlichster Mikroorganismen. Immer mehr wissenschaftliche Studien konnten in den letzten Jahren belegen, dass diese körpereigene Mikrobiota ganz wesentlich unsere Gesundheit beeinflusst und viele immunologische Prozesse durch diese Mikroben moduliert werden.


Mikroskopische Aufnahme von Zellen des angeborenen Immunsystem mit Archaeen.

Abbildung: Tim Vierbuchen, FZB


Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und BiowissenschaftenLeibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften

Die Mikrobiota wird zwar von Bakterien dominiert, besteht aber auch aus anderen Organismen wie Viren, tierischen Einzellern und Archaeen, die auch als Urbakterien bezeichnet werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungszentrums Borstel (FZB) und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) konnten nun erstmals zeigen, wie Archaeen des Stamms Methanosphaera stadtmanae vom menschlichen Immunsystem erkannt werden. Die Forschenden veröffentlichten ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Frontiers in Immunology.

Archaeen bilden neben den Bakterien und den Eukaryoten – Organismen, die Zellen mit Zellkern besitzen und zu denen auch die Menschen gehören – die dritte sogenannte Domäne des Lebens. Ebenso wie Bakterien sind Archaeen einzellig und haben keinen Zellkern. Viele ihrer wesentlichen zellulären Prozesse ähneln im Gegensatz dazu aber eher denen der Eukaryoten.

Heute ist bekannt, dass Archaeen nicht nur unter extremen Umweltbedingungen wie zum Beispiel in Hydrothermalquellen der Tiefsee zu finden sind, sondern auch in kalten Umgebungen wie im und auf dem menschlichen Körper leben. Dort besiedeln sie unter anderem die Haut und den Darm, werden aber auch in der Lunge vermutet.

Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird, konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem FZB und der CAU zeigen, dass wichtige menschliche Immunzellen unterschiedlich stark auf verschiedene Archaeen-Stämme reagieren. Insbesondere der Stamm Methanosphaera stadtmanae, der mit verschiedenen entzündlichen Darmerkrankungen aber auch mit Atemwegsentzündungen in Verbindung gebracht wird, führte dabei zu starken entzündlichen Reaktionen.

Das Immunsystem reagiert auf einen Fremdorganismus mit einer Entzündungsreaktion, wenn es diesen als schädlich erkannt hat. Die Mechanismen dieser immunologischen Erkennung sind im Falle von Bakterien und Viren in den letzten Jahrzehnten intensiv untersucht und aufgeklärt worden. Bis jetzt völlig unbekannt war hingegen, wie Archaeen des Stamms Methanosphaera stadtmanae durch das menschliche Immunsystem erkannt werden können.

Im Rahmen seiner Doktorarbeit konnte Tim Vierbuchen aus der Forschungsgruppe Angeborene Immunität am Forschungszentrum Borstel gemeinsam mit Dr. Corinna Bang aus der Abteilung Molekularbiologie der Mikroorganismen an der CAU diesen immunologischen Erkennungsprozess nun identifizieren.

„Für unsere Untersuchungen haben wir modernste molekularbiologische Methoden eingesetzt: Mittels des sogenannten Gene-Editings durch CRISPR/Cas9 konnten wir einzelne Rezeptoren und Signalwege von Immunzellen gezielt ausschalten,“ erläutert Prof. Holger Heine, Leiter der Forschungsgruppe Angeborene Immunität am FZB. Hierbei zeigte sich, dass die Erkennung von M. stadtmanae über dessen Ribonukleinsäure (RNA), also den Informationsüberträger genetischer Informationen, erfolgt:

Nach Aufnahme des Archaeons durch die Immunzellen wird dessen RNA zugänglich und in der Folge über zwei spezifische Rezeptoren des angeborenen Immunsystems namens TLR7 und TLR8 aktiviert. Auslöser der Entzündungsreaktion ist dann TLR8 allein. Dieser Rezeptor aktiviert einen entscheidenden Signalkomplex, das sogenannte Inflammasom, das den Entzündungsprozess schließlich in Gang setzt.

Die vorliegende Publikation liefert eine Grundlage, auf der nun weitere Forschungsarbeiten aufbauen können: „Wir möchten in Zukunft klären, ob der neu beschriebene Mechanismus der Immunerkennung auch auf weitere Methanoarchaeen-Stämme übertragbar ist oder möglicherweise sogar allgemein für alle Urbakterien gilt oder ganz spezifisch ist für M. stadtmanae“, betont Professorin Ruth Schmitz-Streit, Direktorin am Institut für Allgemeine Mikrobiologie der CAU. So könne es künftig gelingen, die Rolle der durch (Methano-)Archaeen ausgelösten Entzündungsreaktionen bei der Entstehung gravierender Entzündungskrankheiten des Menschen zu klären, so Schmitz-Streit weiter.

Originalpublikation:
Vierbuchen T, Bang C, Rosigkeit H, Schmitz RA and Heine H (2017).
The Human-Associated Archaeon Methanosphaera stadtmanae Is Recognized through Its RNA and Induces TLR8-Dependent NLRP3 Inflammasome Activation. Frontiers in Immunology 8:1535. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2017.01535/full

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2017/2017-371-1.jpg
Bildunterschrift: Mikroskopische Aufnahme von Zellen des angeborenen Immunsystem mit Archaeen.
Abbildung: Tim Vierbuchen, FZB

Kontakt:
Prof. Dr. Holger Heine
Leiter Forschungsgruppe Angeborene Immunität
Programmbereich Asthma & Allergie
Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften, Airway Research Center North (ARCN), Deutsches Zentrum für Lungenforschung (DZL)
Parkallee 22
23845 Borstel
+49 (0)4537 188-4200
E-Mail: hheine@fz-borstel.de

Prof. Dr. Ruth Schmitz-Streit
Molekularbiologie der Mikroorganismen,
Institut für Allgemeine Mikrobiologie, CAU
Telefon: 0431 880-4334
E-Mail: rschmitz@ifam.uni-kiel.de

Ansprechpartnerin für die Medien:
Britta Weller
Öffentlichkeitsarbeit, Forschungszentrum Borstel –
Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften
Telefon: 04537 188-2870
E-Mail: bweller@fz-borstel.de

Weitere Informationen:
Programmbereich Asthma und Allergie,
Forschungszentrum Borstel – Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften:
http://www.fz-borstel.de/cms/de/forschungszentrum/programmbereich-asthma-und-all...

Molekularbiologie der Mikroorganismen (AG Schmitz-Streit),
Institut für Allgemeine Mikrobiologie, CAU
http://www.mikrobio.uni-kiel.de/de/ag-schmitz-streit

Über das Forschungszentrum Borstel
Das Forschungszentrum Borstel ist das Lungenforschungszentrum der Leibniz-Gemeinschaft. Im Fokus stehen chronisch-entzündliche Lungenerkrankungen wie Asthma und Allergien, chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) sowie Tuberkulose und andere infektionsbedingte Entzündungen der Lunge. Das übergeordnete Ziel der interdisziplinären Forschungsaktivitäten ist, die Ursachen und Mechanismen chronisch-entzündlicher und degenerativer Erkrankungen der Lunge aufzuklären, um daraus neue innovative Konzepte zu deren Diagnostik, Prävention und Therapie abzuleiten.
http://www.fz-borstel.de

Über die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU)
Die CAU ist die einzige Volluniversität und das wissenschaftliche Zentrum von Schleswig-Holstein. Hier studieren mehr als 26.000 junge Menschen, hier lehren und forschen rund 2.000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Von den Agrarwissenschaften bis zur Zahnmedizin bildet sie in derzeit 185 Studiengängen und zirka 80 verschiedenen Fächern aus. Zu den vier Gründungsfakultäten Theologie, Recht, Medizin und Philosophie kamen seit 1665 vier weitere hinzu: Natur- und Geisteswissenschaften, Wirtschaft, Agar- und Ernährungswissenschaft sowie Technik. Während ihrer langen Geschichte ist die Christian-Albrechts-Universität eng mit der Stadt Kiel verwachsen. Gemeinsam mit dem Klinikum ist sie heute die größte Arbeitgeberin der Region. Sie versteht sich als moderne Volluniversität verbundener Wissenschaftskulturen.
http://www.uni-kiel.de

Über die Leibniz-Gemeinschaft
Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 91 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 18.600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei einem Jahresetat von ca. 1,7 Milliarden Euro.
http://www.leibniz-gemeinschaft.de

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Presse, Kommunikation und Marketing, Dr. Boris Pawlowski
Postanschrift: D-24098 Kiel, Telefon: (0431) 880-2104, Telefax: (0431) 880-1355
E-Mail: presse@uv.uni-kiel.de, Internet: www.uni-kiel.de
Twitter: www.twitter.com/kieluni, Facebook: www.facebook.com/kieluni, Instagram: www.instagram.com/kieluni
Text / Redaktion: Britta Weller / Christian Urban

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

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Buche in die Gene schauen - Vollständiges Genom der Rotbuche entschlüsselt
11.12.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Mit den Augen der Biene: Zoologe der Uni Graz entwickelt Verfahren zur Verbesserung dunkler Bilder
11.12.2017 | Karl-Franzens-Universität Graz

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 Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Goldmedaille für die praktischen Ergebnisse der Forschungsarbeit bei Nutricard

11.12.2017 | Unternehmensmeldung

Nachwuchs knackt Nüsse - Azubis der Friedhelm Loh Group für Projekte prämiert

11.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit 3D-Zellkulturen gegen Krebsresistenzen

11.12.2017 | Medizin Gesundheit