Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Trickreiche Jagd nach Eindringlingen: Wie das Immunsystem die Gefährlichkeit von Erregern prüft

12.10.2012
Wissenschaftler unter Federführung der Universität Bonn haben einen Mechanismus entschlüsselt, der infizierte Zellen befähigt, lebende von toten Erregern zu unterscheiden.

Erst dadurch können die von Eindringlingen befallenen Zellen entscheiden, wie stark die Immunantwort gegen die Erreger ausfallen muss. Die Ergebnisse liefern die Grundlage, um neuartige Impfstrategien zu entwickeln. Das renommierte Journal der European Molecular Biology Organisation (EMBO) veröffentlicht nun die überraschenden Resultate.

Milliarden von Krankheitserreger attackieren tagtäglich unseren Körper - und werden meistens vom Immunsystem in Schach gehalten. „Es handelt sich dabei um einen Wettlauf mit der Zeit“, verdeutlicht Prof. Dr. Percy Knolle, von den Instituten für Molekulare Medizin und Experimentelle Immunologie an der Universität Bonn. Die Zahl der bakteriellen Erreger verdoppelt sich etwa alle 20 Minuten. „Der Organismus wird mit gefährlichen Keimen überschwemmt, wenn er nicht rechtzeitig gegensteuert.“ Die Wachposten des Immunsystems in Form von Fresszellen sind gleichmäßig über den gesamten Körper verteilt, allerdings in geringer Dichte. Erst wenn an einer bestimmten Stelle Alarm geschlagen wird, werden die im Blut zirkulierenden Truppen der Immunabwehr dort konzentriert, um die Eindringlinge schnell unschädlich zu machen.

Wie erkennen die Wachposten, wie gefährlich die Angreifer sind?

„Bislang war unklar, wie das Immunsystem unterscheidet, ob eine starke Abwehr vonnöten ist oder ob auch eine schwächere Reaktion ausreicht“, sagt Dr. Zeinab Abdullah, Erstautorin und wissenschaftliche Mitarbeiterin von Prof. Knolle. So ist es ein Unterschied, ob vom Körper ein totes Bakterium beseitigt werden muss, das nur noch geringen Schaden anrichten kann, oder ob es sich um ein lebendes Bakterium handelt, das sich weiter vermehren und Krankheiten verursachen kann. Während bei dem toten Mikroorganismus eine schwächere Entzündungsreaktion und damit eine geringe Mobilisation von Immunzellen zum Ort der Infektion ausreicht, erfordern aktive und gefährliche Erreger in der Regel einen weitaus umfangreicheren Einsatz. „Die starke Entzündungsreaktion ist eine Abwehrstrategie, weil dabei Botenstoffe ausgesendet werden, die weitere Fresszellen und Effektorzellen anlocken, die die Eindringlinge unschädlich machen“, berichtet Prof. Knolle.

Bakterien in Rohmilchkäse dienen als Modellorganismen im Labor

Die Wissenschaftler untersuchten nun beispielhaft an dem Bakterium Listeria monocytogenes, wie sich diese Mikroorganismen in lebenden Zellen verhalten und wie das Immunsystem darauf reagiert. Listerien können bei Menschen und Tieren Infektionskrankheiten verursachen, deshalb sollte etwa Rohmilchkäse während der Schwangerschaft nicht verzehrt werden. „Uns dienen Listerien als Modellorganismen, an denen wir erforschen, wie solche verbreiteten Infektionskrankheiten besser bekämpft werden können“, sagt Dr. Abdullah. Wie unterscheiden Zellen, ob sie mit toten oder lebendigen Listerien infiziert sind? Dieser Frage gingen die Forscher an Zellkulturen von Mäusen nach.

Lebende Bakterien legen unabsichtlich eine feine „Duftspur“

„In vielen Situationen erkennt das Immunsystem Eindringlinge an bestimmten Rezeptoren, die wie Antennen an der Oberfläche der Erreger herausragen“, erläutert Prof. Knolle. Allerdings sind sie sowohl bei lebenden als auch toten Erregern vorhanden. „Es muss also einen anderen Weg geben, wie die Zellen lebendige von toten Eindringlingen unterscheiden“, berichtet der Immunologe der Universität Bonn. Die Forscher stellten fest, dass Listerien im Inneren von Fresszellen winzige Mengen Nukleinsäuren freisetzen. „Damit versuchen die Bakterien offenbar, die Immunantwort in den Zellen abzuschwächen“, sagt Prof. Knolle. Dies funktioniert ganz ähnlich, wie wenn die Funkverbindung bei einer feindlichen Armee gestört wird. Allerdings legen die Bakterien damit unabsichtlich auch eine feine „Duftspur“, die von den zellulären Sensoren „RIG-I“, „MDA5“ und „STING“ im Innern der Fresszellen erkannt werden kann. „Es handelt sich dabei um eine sehr frühe und differenzierte Form der Erkennung, dass es sich um ein lebendes und damit potenziell gefährlicheres Bakterium handelt“, berichtet Dr. Abdullah. Denn tote Listerien würden keine Nukleinsäurespur mehr absondern.

Ergebnisse bieten Chancen für neue Impfstrategien

Sind die intrazellulären Sensoren der Fresszellen durch die Bakterien-Nukleinsäuren aktiviert, wird eine Signalkaskade in Gang gesetzt, die zur Produktion von Substanzen führen, die antibakteriell wirken und eine starke Entzündungsreaktion auslösen. Dies führt zur Rekrutierung vieler weiterer Immunzellen mit dem Ziel, die Eindringlinge auszuschalten und eine starke, lang anhaltende Immunität zu etablieren. „Wir haben mit unseren Befunden den molekularen Mechanismus entschlüsselt, wie die Stärke einer Entzündungsreaktion und damit auch die Entstehung von protektiver Immunität gesteuert wird“, sagt Prof. Knolle. „Mit unseren Ergebnissen können wir nun verstehen, warum eine Infektion mit einem lebenden Erreger eine deutlich stärkere und längere Immunantwort auslöst als mit einem toten Eindringling.“ Dieses Wissen sei entscheidend, um neue Impfstrategien zu entwickeln.

Die Forschungsarbeiten fand im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 670 „Zellautonome Immunität“ und des an der Universität Bonn neu etablierten Exzellenclusters „Immunosensation“ statt. Beteiligt an der Entdeckung waren das Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie der Universität Bonn, die Universität Gießen, die Technische Universität München, die Ludwig-Maximilians-Universität München, das Helmholtz Zentrum München, die McGill University Montreal (Kanada), und das Aichi Institute of Technologie in Japan beteiligt.

Publikation: RIG-I detects infection with live Listeria by sensing secreted bacterial nucleic acids, EMBO Journal, DOI: 10.1038/emboj.2012.279

Kontakt:

Prof. Dr. Percy Knolle
Direktor des Instituts für Molekulare Medizin und Immunologie
Tel. 0228/28711050
E-Mail: pknolle@uni-bonn.de
Dr. Zeinab Abdullah
Institut für Molekulare Medizin und Immunologie
Tel. 0228/28711050
E-Mail: Zeinab.Abdullah@ukb.uni-bonn.de

Dr. Andreas Archut | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neuer Ansatz im Kampf gegen Prostatakrebs entdeckt
24.05.2018 | Universität Bern

nachricht Die neue Achillesferse von Blutkrebs
22.05.2018 | Ludwig Boltzmann Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

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

Was einen guten Katalysator ausmacht

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

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