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Woher kommt das Interferon für die erste Virenabwehr?

06.08.2014

Wenn uns ein Virus angreift, reagiert unser Körper innerhalb weniger Stunden.

Patrouillierende Immunzellen erkennen das Virus als Krankheitserreger und schütten Botenstoffe aus, die das restliche Immunsystem alarmieren. Ohne sie würden verschiedene Virusinfektionen – die wir normalerweise nicht einmal bemerken – innerhalb weniger Tage tödlich verlaufen. Eine besonders wichtige Gruppe dieser Botenstoffe sind die Interferone.


Theresa Frenz und Lukas Graalmann

Quelle: TWINCORE

Die Frage: „Wann schütten welche Zellen diese hochwirksamen Interferone aus?“, haben Wissenschaftler des TWINCORE beantwortet – und mit den Antworten ist der Grundstein für wirkungsvollere Impfstoffe und neue Therapieansätze gegen Virusinfektionen gelegt.

Dendritische Zellen sind Zellen des Immunsystems, mit der Aufgabe, ihre Umgebung zu überwachen. Sie warten im Gewebe und Blut und prüfen alles in ihrer Nähe auf Fremdartigkeit - das können kleine Eiweißbausteine oder ganze Mikroorganismen wie Bakterien oder Viren sein. Finden sie etwas, das nicht in den Organismus gehört, alarmieren sie das gesamte Immunsystem.

Der Alarm geschieht lautlos - über Interferone. Zwei Sorten von dendritischen Zellen spielen bei Infektionen eine besondere Rolle. Neben den myeloiden dendritischen Zellen (mDC), die Eiweißbausteine oder ganze Mikroorganismen in sich aufnehmen, gibt es noch plasmazytoide dendritische Zellen (pDC). Ihre Aufgabe ist die Interferonproduktion. Wie die Interferonausschüttung dieser Zelltypen funktioniert, untersuchen die Forscher am TWINCORE.

Theresa Frenz und Lukas Graalmann, Wissenschaftler am Institut für Experimentelle Infektionsforschung, verwenden das mit einem Farbstoff markierte Modellvirus "vesikuläres Stromatitis Virus", kurz VSV. Der Farbstoff leuchtet nur dann grün, wenn die Viren Zellen infizieren und sich vermehren. "Wenn wir die Viren mit dendritischen Zellen in Kontakt bringen, sehen wir, dass tatsächlich nur wenige pDCs von dem Virus infiziert werden, also nur wenige dieser dendritischen Zellen das Virus aufnehmen und sich das Virus vermehrt. In den mDCs finden wir dagegen sehr viele Viren", sagt Theresa Frenz.

Das Erstaunliche: Obwohl die pDCs kaum Viren in sich tragen, produzieren sie im Verlauf der Infektion wesentlich mehr Interferon als die normalen mDCs, die das Virus in großer Zahl aufgenommen haben. "Welche der pDCs produzieren diese große Menge Interferon?", stellt Lukas Graalmann die entscheidende Frage. "Die wenigen infizierten, oder werden die pDCs auf anderem Wege zur Interferonproduktion angeregt?"

Auf diese Frage folgt das nächste Experiment: Die Wissenschaftler greifen wieder in den Farbtopf und verwenden nun zusätzlich dendritische Zellen die leuchten, wenn sie Interferon produzieren. Die Infektion mit dem Modellvirus zeigt dann eindeutig, dass die konventionellen dendritischen Zellen genauso reagieren wie erwartet: Die Zellen, die gelb leuchten, leuchten gleichzeitig grün, es produzieren also die Zellen Interferon, die infiziert sind. Bei den plasmazytoiden dendritischen Zellen ist das genau umgekehrt.

Die infizierten, grün leuchtenden Zellen produzieren kein Interferon - nur die gesunden Zellen senden die Alarmsignale an das Immunsystem aus. "Die Gegenprobe hat dann gezeigt, dass den besonders produktiven pDCs schon die Anwesenheit einer infizierten Zelle reicht, um aktiv zu werden", erklärt Theresa Frenz, "denn wenn wir infizierte dendritische Zellen, die selbst kein Interferon produzieren können, zu den pDCs geben, stellen die pDCs sehr viel Interferon mit einer besonderen Zusammensetzung her."

Dieses indirekte Auslösen der Interferonproduktion ist der Schlüssel zu einer gezielten Aktivierung des Immunsystems. Noch kennen die Forscher diesen Faktor nicht, aber, "wenn wir herausfinden welcher Faktor das genau ist, können wir ihn beispielsweise nutzen, um Impfstoffe und Impfverstärker zu verbessern", ist sich Theresa Frenz sicher.

Publikation:

Frenz T, Graalmann L, Detje CN, Döring M, Grabski E, Scheu S, Kalinke U. Independent of Plasmacytoid Dendritic Cell (pDC) infection, pDC Triggered by Virus-Infected Cells Mount Enhanced Type I IFN Responses of Different Composition as Opposed to pDC Stimulated with Free Virus. J Immunol. 2014 Jul 28. pii: 1400215. [Epub ahead of print]

Kontakt:

Dr. Theresa Frenz, theresa.frenz(at)twincore.de
Tel: +49 (0) 511 - 2200270-169

Prof. Dr. Ulrich Kalinke, ulrich.kalinke(at)twincore.de
Tel: +49 (0) 511 - 220027-112

Weitere Informationen:

http://www.twincore.de/forschung/institute/experimentelle-infektionsforschung/

Dr. Jo Schilling | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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