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Programmierung in der Lunge

Multiple Sklerose Programmierung in der Lunge

Autoimmunerkrankungen werden durch Immunzellen ausgelöst, die sich gegen das eigene Gewebe richten. Bei der  Multiplen Sklerose (MS) dringen solche Immunzellen in das Nervengewebe ein und verursachen dort zerstörerische Entzündungen, die mit Lähmungen und Gefühlsstörungen einhergehen können.

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Quelle: dpa

Göttingen. Ein Forscherteam unter der Leitung von Prof. Alexander Flügel, Direktor der Abteilung Neuroimmunologie und Leiter des Instituts für Multiple-Sklerose-Forschung (IMSF),  und Dr. Francesca Odoardi, hat herausgefunden:  Die  krankmachenden Immunzellen werden in der Lunge darauf programmiert, beweglicher zu werden und effizient Gefäßbarrieren wie die Blut-Hirn-Schranke zu durchbrechen.

Das gesunde Gehirn ist praktisch frei von jeglichen Immunzellen, da das Nervensystem vom übrigen Körper durch spezialisierte Blutgefäße abgeschottet ist, die den Übertritt dieser Zellen aus dem Blut verhindern. Warum die Zellen bei der MS diese körpereigene Schranke überwinden und scheinbar mühelos in das Hirngewebe eindringen können, war bislang unklar. Als MS-Verursacher gelten spezialisierte Immunzellen, sogenannte T-Zellen. Obwohl nahezu jeder gesunde Mensch diese potentiell krankmachen-den T-Zellen in seinem Immunsystem beherbergt, entwickelt nur zirka 0,1 Prozent der Bevölkerung eine manifeste Erkrankung. Das liegt unter anderem daran, dass die T-Zellen normalerweise nicht in das Gehirn vordringen können, da das zentrale Nervengewebe von der Blutzirkulation durch eine dichte Gefäßbarriere getrennt ist.

„Frühere Arbeiten auf dem Gebiet der experimentellen MS-Forschung haben bereits gezeigt, dass T-Zellen sehr wohl in das Gehirn vordringen und dort eine MS-ähnliche Erkrankung hervorrufen können, wenn sie außerhalb des Nervengewebes voraktiviert werden“, sagt MS-Forscher Flügel. „Wir wollten nun herausfinden, wo genau im Organismus die T-Zellen aktiviert werden und welche speziellen Eigenschaften sie dazu befähigen, die Blut-Hirnschranke zu überwinden.“

Die Wissenschaftler der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) konnten zunächst feststellen, dass krankmachende T-Zellen nicht sofort nach Aktivierung in das Gehirn einwandern. Sie müssen diesen Schritt erst „erlernen“. In einem Lernprozess richten sich die T-Zellen komplett neu aus. Sie stellen die Zellteilung ein und drosseln die Produktion von Eiweißen, mit denen sie Entzündungsprozesse anfachen. Stattdessen werden sie auf „Wanderung“ programmiert: Sie werden beweglicher. Dafür erscheinen spezialisierte Rezeptoren auf ihrer Zelloberfläche. Diese kleinen Antennen ermöglichen es ihnen, sich in der jeweiligen Umgebung zu orientieren und sich an Zellstrukturen festzuhalten.

Die Göttinger Wissenschaftler, deren Forschungsarbeiten unter anderem aus Mitteln der Hertie-Stiftung finanziert werden, entdeckten einen bislang für T-Zellen unbekannten Rezeptor namens Ninjurin-1. Dieser Rezeptor steuert speziell das Anheften der T-Zellen an der Innenseite der Gehirngefäße und ist damit für die Einwanderung der Zellen aus der Blutbahn in das Nervengewebe von wesentlicher Bedeutung. Im Gehirngewebe angelangt, läuft das Programm umgekehrt ab: Die eingewanderten T-Zellen werden reaktiviert, produzieren Entzündungsstoffe und setzen damit den gewebeschädigenden Autoimmunprozess in Gang, der typisch ist für die MS-Erkrankung.

Neue überraschende Erkenntnisse machten die Wissenschaftler zu der Frage: Wo im Körper findet die Wanderungsprogrammierung der T-Zellen statt? Sie fanden heraus, dass aktivierte T-Zellen aus dem Blutkreislauf direkt in die Lunge einwandern. Im Lungengewebe bewegen sich die Zellen mit zunehmender Geschwindigkeit entlang der dortigen Gefäße und Luftwege in die anliegenden Lymphknoten, gelangen dann über die Milz und erneut über die Blutzirkulation schließlich in das zentrale Nervensystem. Kurioserweise kriechen die Zellen in der Lunge nicht nur an der Außenseite der Bronchien, sondern sie krabbeln auch innerhalb der Luftleiter, in der die Atemluft zirkuliert.

Mittels einer spezialisierten Mikroskopietechnik beobachteten die Forscher im lebenden Lungengewebe, dass die T-Zellen die Bronchien offenbar als eine Art Schnellstraße nutzen. Und in der Tat sind aktivierte T-Zellen sogar nach direkter Einführung in die Luftwege in der Lage, einen autoimmunen Erkrankungsprozess in Gang zu setzen. Das Lungengewebe ist auch der Ort, wo die ersten entscheidenden Schritte in Richtung Wanderungsprogrammierung der krankmachenden T-Zellen stattfinden.

Die direkte Bedeutung der Befunde für die MS-Erkrankung bei Menschen liegt in der möglichen Auslösung von Krankheitsschüben durch Infektionen des Respirations-traktes oder andere Irritationen, wie Rauchen. So entdeckten die Wissenschaftler der jetzigen Studie, deren Ergebnisse in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature“ erschienen,  potentiell autoaggressive T-Zellen, die langfristig als immunologische Gedächtniszellen in der Lunge verweilen. Nach lokaler Reizung werden die „schlafenden“ Zellen aktiv: Sie wandern in das Gehirn ein und lösen eine MS-artige Erkrankung aus.

Die Schlüsselfunktion der Lunge für die Aktivierung und Umprogrammierung krankmachender T-Zellen könnte nach Ansicht der Forscher ähnlich, wenn auch weniger dramatisch, für andere Organsysteme, wie den Darm oder den Urogenitaltrakt, gültig sein. Umfangreiche genetische Analysen konnten kürzlich verschiedene Gene bei MS-erkrankten Personen identifizieren, die Patienten für die Erkrankung anfällig machen. „Interessanterweise stimmte eine beträchtliche Anzahl dieser Gene mit denen überein, die wir bei der Wanderungsprogrammierung der T-Zellen in unserer Arbeit gefunden haben“, sagt Flügel. Künftige  Studien sollen geeignete Gene aus dem Wanderungsprogramm finden, die als therapeutische Angriffspunkte dienen könnten.

jes/umg

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