Arbeitsteilung bei der Immunabwehr

16.11.2012
Immunabwehr Professor Zenke Urheberrecht: Peter Winandy

Professor Dr. Martin Zenke (vorne), Dr. Thomas Hieronymus und Dr. Kristin Seré vom Lehrstuhl für Zellbiologie der RWTH Aachen untersuchen die Entwicklung von Stammzellen zu Immunzellen. Mit ihrer Grundlagenforschung soll das Verständnis des komplexen Systems der Immunabwehr beispielsweise der Haut erweitert und die Basis für die Entwicklung neuer Impfstoffe gelegt werden.

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Martin Zenke

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RWTH-Forscher haben jetzt herausgefunden, wie sich Zellen bei der Immunabwehr ergänzen und aus Stammzellen neu gebildet werden

Wenn ein Wächter einen Eindringling mit bösen Absichten ertappt, muss er aktiv werden. Aber wer passt in der Zwischenzeit auf? Und wie sieht es mit der Lebensdauer eines Wächters im Dauereinsatz aus, wenn es sich dabei um eine Zelle handelt? Diesen Fragen sind Forscher einer Arbeitsgruppe am Universitätsklinikum Aachen und des Helmholtz Instituts für Biomedizinische Technik der RWTH nachgegangen. Sie fanden heraus, dass Wächter-Zellen, die in der Haut für die Immunabwehr zuständig sind, aus Stammzellen im Knochenmark neu gebildet werden. Die bisherige Lehrmeinung ging davon aus, dass jeder Mensch bei der Geburt diese Wächter-Zellen bekommt und dann das gesamte Leben damit auskommen muss. Fast fünf Jahre haben die Wissenschaftler geforscht und ihre Ergebnisse jetzt in der renommierten Zeitschrift IMMUNITY publiziert.

Immunmechanismus entschlüsselt

Diese Wächter-Zellen wurden 1868 nach ihrem Entdecker Langerhans-Zellen genannt. Mit ihren astartigen Zellfortsätzen gehören sie zu den dendritischen Zellen - dendros ist das griechische Wort für Baum. Sie sind in der Epidermis angesiedelt und haben eine wichtige Aufgabe: Die Haut ist das größte Organ des Menschen, das im permanenten Kontakt mit der Außenwelt steht und daher eine besondere Funktionen bei der Immunabwehr übernimmt. Dringen Bakterien, Viren oder Chemikalien in die Haut ein, fangen die Langerhans-Zellen sie mit ihren Armen ein und transportieren sie zu den Lymphknoten. Hier „präsentieren“ sie die Eindringlinge und regen so spezifische Abwehrmechanismen an und aktivieren zum Beispiel andere Immunzellen. Dem Nobelpreiskomitee war die besondere Rolle dendritischer Zellen für die Immunregulation bedeutend genug, den Nobelpreis für Medizin im Jahr 2011 für die Aufklärung ihrer Funktion zu verleihen.

Wenn die Langerhans-Zellen ihre Position verlassen haben, müssen sie ersetzt werden. Dazu wandern zunächst Fresszellen, so genannte Monozyten / Makrophagen, in die Haut ein und entwickeln dort ebenfalls eine dendritische Struktur. Bisher war man davon ausgegangen, dass sich diese Zellen weiter zu Langerhans-Zellen entwickeln. Die Aachener Wissenschaftler haben nun entdeckt, dass die aus Monozyten / Makrophagen abgeleiteten Zellen nicht langlebig sind und wieder verschwinden. Sie können daher die Langerhans-Zellen nicht voll ersetzen. Die Forscher konnten zeigen, dass nach ein bis zwei Wochen neue Langerhans-Zellen aus Stammzellen im Knochenmark gebildet werden und die schützende Funktion der Haut als Immunbarriere wieder herstellen. Die Wächter-Zellen in der Haut zeigen daher eine größere Dynamik als bisher angenommen. Durch diese Arbeitsteilung von Langerhans-Zellen und Monozyten / Makrophagen wird sichergestellt, dass die Haut immer eine funktionierende Immunbarriere ist.

Langjährige Forschung für vielfältige Nachweise

„Da unsere Daten ein langjähriges Dogma widerlegen, mussten wir besonders akribisch vorgehen und unsere Hypothese durch mehrere Beweise untermauern“, erläutert Univ.-Prof. Dr. rer.nat. Martin Zenke. Der Inhaber des Lehrstuhls für Zellbiologie leitet die Arbeitsgruppe, die für diese speziellen Fragestellungen mit einem japanischen Team kooperierte. Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurde zum Beispiel Mäusen, die wegen eines genetischen Defekts keine Langerhans-Zellen besitzen, Knochenmark transplantiert, so dass sie eigene neue Langerhans-Zellen bilden konnten.

Bei den Ergebnissen handelt es sich um reine Grundlagenforschung. Die Regulation der Immunabwehr in der Haut ist durch die Beteiligung vieler verschiedener Immunzellen und Faktoren sehr komplex. So ist die Rolle der Langerhans-Zellen bei Autoimmunerkrankungen der Haut, wie Psoriasis, noch nicht vollständig verstanden. Die Ergebnisse der Aachener Wissenschaftler liefern hier neue Erkenntnisse, die auch die Basis für die Entwicklung von neuen Impfstoffen sein könnten.

Sabine Busse