Gehirn: Körpereigenes Antibiotikum entdeckt

07.05.2013
Foto: Forscher mit Petrischale

Nicht nur in Pilzen: Luxemburger Forschern gelang der Nachweis, das auch Säugetierzellen Itakonsäure, ein Antibiotikum, produzieren; © panther-
media.net/Alexander Raths

Wissenschaftler des Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) der Universität Luxemburg haben herausgefunden, dass Immunzellen im Gehirn eine Substanz herstellen können, die Bakterien am Wachstum hindert: die sogenannte Itakonsäure.

Bisher gingen Biologen davon aus, dass nur bestimmte Pilze Itakonsäure produzieren. Ein Team um Doktor Karsten Hiller, Leiter der Metabolomics-Gruppe am LCSB, und Doktor Alessandro Michelucci konnte nun zeigen, dass auch so genannte Mikro-Gliazellen aus Säugern dazu in der Lage sind. „Über Immunreaktionen des Gehirns ist noch wenig bekannt“, sagt Michelucci: „Da wir aber Zusammenhänge zwischen Immunsystem und Parkinson vermuten, wollten wir herausfinden, was im Gehirn passiert, wenn man dort eine Immunreaktion auslöst.“ Michelucci brachte dafür Zellkulturen von Mikrogliazellen, den Immunzellen im Gehirn, mit spezifischen Bestandteilen von Bakterienmembranen in Kontakt. Die Mikrogliazellen produzierten daraufhin ein Gemisch von Stoffwechselprodukten.

Dieses Gemisch haben die Wissenschaftler in Hillers Metabolomics Gruppe genau analysiert. Ihr Ergebnis: Die Produktion einer bestimmten Substanz ist hochreguliert – Itakonsäure. Allerdings war unklar, wie die Zellen die Substanz herstellen. Über den Vergleich der Sequenz des Enzyms aus den Pilzen mit dem menschlichen Protein konnte Karsten Hiller dann ein menschliches Gen identifizieren, das für ein dem Pilzprotein sehr ähnliches Eiweiß codiert: Immunoresponsive Gene1 oder kurz IRG1. Das war eine bahnbrechende Entdeckung, da die Funktion des Gens bisher unbekannt war, wie Hiller sagt: „Im Zusammenhang mit IRG1 gibt es noch viele weiße Flecken auf der Landkarte. Wir wussten, dass es eine Rolle bei der Immunantwort spielt – aber welche genau, lag im Dunkeln.“

Um das zu ändern, schaltete das Team IRG1 in den Zellkulturen aus, und fügte es in andere Zellen ein, die IRG1 normalerweise nicht ablesen. Die Experimente zeigten, dass in Säugerzellen IRG1 für ein Itakonsäure produzierendes Enzym codiert. Aber warum? Wenn Immunzellen wie Makrophagen oder Mikrogliazellen Bakterien aufnehmen, um sie unschädlich zu machen, können die Eindringlinge trotzdem überleben: Sie schalten einen besonderen Stoffwechselweg ein, den so genannten Glyoxylat-Shunt.

Hiller: „Makrophagen produzieren Itakonsäure, um diesen Stoffwechselseitenweg stillzulegen und die Bakterien doch abzutöten, denn Itakonsäure blockiert das erste Enzym in Glyoxylat-Shunt. So unterstützen die Makrophagen die angeborene Immunantwort und verdauen die aufgenommenen Bakterien.“ LCSB-Direktor Professor Rudi Balling beschreibt die Perspektiven, die sich aus diesen Erkenntnissen ergeben: „Die Parkinson-Krankheit ist hochkomplex und hat eine Vielzahl von Ursachen. Wir wollen jetzt untersuchen, welche Bedeutung Infektionen des Nervensystems dabei haben - und ob Itakonsäure eine Rolle bei der Diagnose und Therapie von Parkinson spielen kann.“

MEDICA.de; Quelle: Universität Luxemburg