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 Es braucht mehr als einen globalen Eindruck, um einen Fisch zu bewegen
16.10.2019 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

nachricht Blasentang zeigt gekoppelte Reaktionen auf Umweltveränderungen
15.10.2019 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Im Focus: An ultrafast glimpse of the photochemistry of the atmosphere

Researchers at Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in Munich have explored the initial consequences of the interaction of light with molecules on the surface of nanoscopic aerosols.

The nanocosmos is constantly in motion. All natural processes are ultimately determined by the interplay between radiation and matter. Light strikes particles...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

Bauingenieure im Dialog 2019: Vorträge stellen spannende Projekte aus dem Spezialtiefbau vor

15.10.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2019

14.10.2019 | Veranstaltungen

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

Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

16.10.2019 | Messenachrichten

Es braucht mehr als einen globalen Eindruck, um einen Fisch zu bewegen

16.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Blindgänger mit Laser entschärft: Erfolgreicher Feldversuch zum Projektende

16.10.2019 | Physik Astronomie

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