Pressemitteilung - the Leibniz Institute on Aging

Information für die Presse
19.04.2011
Vorstand
Prof. Dr. Peter Herrlich
Wissenschaftlicher Direktor
Bekämpfung bakterieller Infektionen durch das
Immunsystem: Kommunikation ist alles
Dringen bakterielle Erreger in den Körper ein, ist eine
Dr. Daniele Barthel
Administrativer Vorstand
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Pressekontakt
Dr. Kerstin Wagner
+49 (0)3641 – 65-6371
+49 (0)3641 – 65-6335
[email protected]
schnelle Immunreaktion zur Abwehr von Erkrankungen erforderlich.
Fresszellen, welche die Bakterien vernichten, müssen schnell angelockt und
aktiviert werden. Forschern des Leibniz-Instituts für Altersforschung in Jena
gelang jetzt die Aufklärung des Mechanismus, wie das Immunsystem diese
Aufgabe bewältigt. Immunity 2011, 34(3), 364.
Jeder Mensch besitzt ein angeborenes und ein erworbenes (adaptives)
Immunsystem, die im Körper effizient zusammenspielen und den Organismus vor
pathogenen Keimen schützen. Eine funktionierende Immunabwehr ist gerade für
ein gesundes Altern unumgänglich, da die Anfälligkeit für Infektionserkrankungen
mit fortschreitendem Alter deutlich zunimmt.
Eine Strategie des angeborenen Immunsystems zur raschen Eindämmung von
bakteriellen Infektionen besteht darin, Fresszellen zu aktivieren und diese durch
Botenstoffe schnell an den Infektionsort zu locken. Dort beginnen sie innerhalb
weniger Stunden mit der Beseitigung der "Eindringlinge", bevor die effizientere,
aber erst nach Tagen einsetzende, adaptive Immunantwort erfolgt.
Eine relativ kleine, aber dennoch bedeutende, Subpopulation von weißen
Blutzellen (T-Lymphozyten; sog. γδ-T-Zellen) des angeborenen Immunsystems
spielen eine wichtige Rolle bei der schnell einsetzenden Immunantwort. Diese
Zellen üben eine unmittelbare Schutzfunktion gegenüber Bakterien und entarteten
Zellen aus, sozusagen als "schnelle Eingreiftruppe". Sie schütten Botenstoffe aus,
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wie zum Beispiel Interleukin-17 (IL-17), wodurch innerhalb kürzester Zeit die
Infektionsabwehr steht.
Im Immunsystem der Maus und des Menschen spielen die genregulatorischen
Faktoren der NF-κB-Familie eine zentrale Rolle. Sie regeln sowohl die Produktion
verschiedener Interleukine als auch die Entwicklung und Funktion von
Immunzellen. Die Ausschüttung des Botenstoffes IL-17 wird vor allem mit
Entzündungs- und Autoimmunerkrankungen wie Sepsis, multiple Sklerose und
rheumatoide Arthritis in Verbindung gebracht. Bisher gab es keine Hinweise
darauf, inwieweit NF-κB die von γδ-T-Zellen vermittelte schnelle Immunantwort
steuert.
Forschern des Leibniz-Institutes für Altersforschung - Fritz-Lipmann-Institut (FLI)
in Jena gelang es in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität Regensburg
und des Klinikums der Technischen Universität München nun einen wichtigen
Blick "hinter die Kulissen" zu werfen und den Mechanismus der von γδ-T-Zellen
vermittelten Immunantwort gegen eine bakterielle Infektion aufzuklären. Diese
bemerkenswerten Ergebnisse wurden in der aktuellen Ausgabe von “Immunity“,
eine der besten internationalen immunologischen Fachzeitschriften, publiziert
(Immunity 2011, 34, 364-374).
"Für unsere Versuche verwendeten wir genetisch veränderte Mäuse, in denen Tzellspezifisch die Proteine RelA und RelB, beides NF-κB-Familienmitglieder,
ausgeschaltet waren", berichtet Prof. Falk Weih vom FLI in Jena. Die
Untersuchung von γδ-T-Zellen aus der Milz dieser RelA- und RelB-KnockoutMäuse lieferte den Nachweis, dass die schnelle Freisetzung von IL-17 von beiden
Faktoren abhängig ist.
Da γδ-T-Zellen vollständig im Thymus heranreifen und erst danach in Milz,
Lymphknoten und Epithelien (Haut und Darm) einwandern, lag die Vermutung
nahe, dass die Fähigkeit zur Produktion von IL-17 bereits im Thymus angelegt
wird.
"Die
Analyse
thymischer
γδ-T-Zellpopulationen
bestätigte
unsere
Vermutung", so Dr. Iwona Powolny-Budnicka, Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe
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von Prof. Weih am FLI. Die Zellen werden bereits während ihrer Entwicklung im
Thymus – und nicht erst durch den Kontakt mit den Erregern – für die rasche
Freisetzung von IL-17 vorprogrammiert und stehen deshalb als schnelle
Eingreiftruppe sofort zur Verfügung, wenn es zu bakteriellen Infektionen kommt.
Durch umfangreiche molekular- und zellbiologische Untersuchungen konnten wir
die unterschiedliche Funktion der NF-κB-Faktoren RelA und RelB bei der IL-17Produktion durch γδ-T-Zellen weitestgehend aufklären“, so Dr. Powolny-Budnicka
weiter.
"Die von uns erzielten Ergebnisse belegen die Komplexität der von NF-κB
gesteuerten und von IL-17-produzierenden γδ-T-Zellen vermittelten, schnellen
Immunantwort. Sie öffnen die Tür für weitere Untersuchungen von IL-17abhängigen Erkrankungen des Menschen, wie zum Beispiel multiple Sklerose und
rheumatoide Arthritis. Darüber hinaus können die gewonnenen Erkenntnisse auch
dazu beitragen, die erst kürzlich beschriebenen positiven Auswirkungen von IL-17
und γδ-T-Zellen auf die chemotherapeutische Behandlung bestimmter Krebsarten
besser zu verstehen“, unterstreicht Prof. Weih.
Kontakt:
Dr. Kerstin Wagner
Leibniz-Institut für Altersforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI)
Beutenbergstr. 11, 07745 Jena
Tel.: 03641-656371, Fax: 03641-656335, E-Mail: [email protected]
Originalpublikation:
I. Powolny-Budnicka, M. Riemann, S. Tänzer, R. M. Schmid, T. Hehlgans, F. Weih:
RelA and RelB transcription factors in distinct thymocyte populations control
lymphotoxin-dependent interleukin-17 production in γδ T cells. Immunity (2011),
34(3), 364-374.
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Bild:
Dr. Iwona Powolny-Budnicka bei ihrer Forschungstätigkeit am FACS-Gerät (FluorescenceActivated Cell Sorting; Durchflusszytometrie).
(Quelle: Frau Meier/FLI)
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Hintergrundinfo
Das Immunsystem besteht aus frei beweglichen Immunzellen, löslichen Serum-Bestandteilen und
lymphatischen Organen, zu denen das Knochenmark, der Thymus, die Milz, die Lymphknoten und
mit der Schleimhaut assoziierte lymphatische Gewebe gehören. Diese bilden zusammen ein
immunologisches Netzwerk.
Im Knochenmark werden alle zellulären Bestandteile des Blutes gebildet. Aus diesen gehen
myeloide und lymphoide Vorläuferzellen hervor. Aus letzteren entstehen B-Zellen (Knochenmark),
T-Zellen (Thymus) und natürliche Killerzellen.
Während B-Zellen vollständig im Knochenmark ausreifen, wandern T-Zell-Vorläufer aus dem
Knochenmark kommend in den Thymus ein. Hier reifen sie zu zwei Hauptklassen von T-Zellen
heran: T-Zellen mit einem gamma/delta-T-Zell-Rezeptor (γδ-TCR) oder alpha/beta-T-Zell-Rezeptor
(αβ-TCR).
T-Zellen mit einem αβ-TCR befinden sich außerhalb des Thymus in der Peripherie (Blut, Lymphe,
lymphatische Organe), während T-Zellen mit einem γδ-TCR vorwiegend epidermale Gewebe und
den Reproduktionstrakt besiedeln.
Wird im Körper eine Infektion durch Bakterien oder Viren erkannt, erfolgt eine durch γδ-T-Zellen
vermittelte, sofortige Immunantwort, während die αβ-T-Zellen eine erst nach Tagen einsetzende,
verzögerte Immunantwort initiieren.
NF-κB ist ein wichtiger spezifischer Transkriptionsfaktor, der in praktisch allen Zelltypen und
Geweben vorkommt und u.a. eine große Bedeutung bei der Regulation der Immunantwort besitzt.
Aufgrund seiner vielfältigen Funktionen wird NF-κB mit zahlreichen Krankheiten (z.B. Krebs,
Entzündungen, septischer Schock und Autoimmunerkrankungen) in Verbindung gebracht.
Inwieweit die Aktivierung von NF-κB als eigentliche Krankheitsursache in Frage kommt, ist zum
Teil jedoch noch unklar.
Charakteristisch für NF-κB ist seine schnelle Aktivierung, die schon wenige Minuten nach der
Stimulation einsetzt. Es liegt bereits funktionsbereit im Zytoplasma vor und muss nur noch von
einem spezifischen Inhibitor freigesetzt werden, ohne zeitaufwendige Synthese neuer Proteine.
-------------------------------------------------------------------------Das Leibniz-Institut für Altersforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena ist das erste deutsche
Forschungsinstitut, das sich seit 2004 der biomedizinischen Altersforschung widmet. Über 330
Mitarbeiter aus 25 Nationen forschen zu molekularen Mechanismen von Alterungsprozessen und
altersbedingten Krankheiten. Näheres unter www.fli-leibniz.de.
Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 87 Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die
Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den
Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und
Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch
und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und
Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Näheres unter
www.leibniz-gemeinschaft.de.
Friedrich-Schiller-Universität Jena (FSU): Näheres unter www.uni-jena.de.
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