Prüfung der Gefährlichkeit von Erregern

Foto: Forscherin bei Laborarbeit

Forscher fanden heraus, wie das
Immunsystem die Entzündungs-
reaktion auf Infektionen bestimmt;
© Volker Lannert/Uni Bonn

Erst dadurch können die von Eindringlingen befallenen Zellen entscheiden, wie stark die Immunantwort gegen die Erreger ausfallen muss. Die Ergebnisse liefern die Grundlage, um neuartige Impfstrategien zu entwickeln.

Milliarden von Krankheitserreger attackieren tagtäglich unseren Körper - und werden meistens vom Immunsystem in Schach gehalten. Die Zahl der bakteriellen Erreger verdoppelt sich etwa alle 20 Minuten. „Der Organismus wird mit gefährlichen Keimen überschwemmt, wenn er nicht rechtzeitig gegensteuert“, so Professor Percy Knolle von der Universität Bonn.

Die Wachposten des Immunsystems in Form von Fresszellen sind gleichmäßig über den gesamten Körper verteilt, allerdings in geringer Dichte. Erst wenn an einer bestimmten Stelle Alarm geschlagen wird, werden die im Blut zirkulierenden Truppen der Immunabwehr dort konzentriert, um die Eindringlinge schnell unschädlich zu machen. „Bislang war unklar, wie das Immunsystem unterscheidet, ob eine starke Abwehr vonnöten ist oder ob auch eine schwächere Reaktion ausreicht“, sagt Doktor Zeinab Abdullah.

So ist es ein Unterschied, ob vom Körper ein totes Bakterium beseitigt werden muss, das nur noch geringen Schaden anrichten kann, oder ob es sich um ein lebendes Bakterium handelt, das sich weiter vermehren und Krankheiten verursachen kann. Während bei dem toten Mikroorganismus eine schwächere Entzündungsreaktion und damit eine geringe Mobilisation von Immunzellen zum Ort der Infektion ausreicht, erfordern aktive und gefährliche Erreger in der Regel einen weitaus umfangreicheren Einsatz. „Die starke Entzündungsreaktion ist eine Abwehrstrategie, weil dabei Botenstoffe ausgesendet werden, die weitere Fresszellen und Effektorzellen anlocken, die die Eindringlinge unschädlich machen“, berichtet Knolle.

Die Wissenschaftler untersuchten nun beispielhaft an dem Bakterium Listeria monocytogenes, wie sich diese Mikroorganismen in lebenden Zellen verhalten und wie das Immunsystem darauf reagiert. Listerien können bei Menschen und Tieren Infektionskrankheiten verursachen. „Uns dienen Listerien als Modellorganismen, an denen wir erforschen, wie solche verbreiteten Infektionskrankheiten besser bekämpft werden können“, sagt Doktor Abdullah. Wie unterscheiden Zellen, ob sie mit toten oder lebendigen Listerien infiziert sind? Dieser Frage gingen die Forscher an Zellkulturen von Mäusen nach.

„In vielen Situationen erkennt das Immunsystem Eindringlinge an bestimmten Rezeptoren, die wie Antennen an der Oberfläche der Erreger herausragen“, erläutert Knolle. Allerdings sind sie sowohl bei lebenden als auch toten Erregern vorhanden. „Es muss also einen anderen Weg geben, wie die Zellen lebendige von toten Eindringlingen unterscheiden“, berichtet der Immunologe. Die Forscher stellten fest, dass Listerien im Inneren von Fresszellen winzige Mengen Nukleinsäuren freisetzen. „Damit versuchen die Bakterien offenbar, die Immunantwort in den Zellen abzuschwächen“, sagt Knolle.

Dies funktioniert ganz ähnlich, wie wenn die Funkverbindung bei einer feindlichen Armee gestört wird. Allerdings legen die Bakterien damit unabsichtlich auch eine feine „Duftspur“, die von den zellulären Sensoren „RIG-I“, „MDA5“ und „STING“ im Innern der Fresszellen erkannt werden kann. „Es handelt sich dabei um eine sehr frühe und differenzierte Form der Erkennung, dass es sich um ein lebendes und damit potenziell gefährlicheres Bakterium handelt“, berichtet Abdullah. Denn tote Listerien würden keine Nukleinsäurespur mehr absondern.

Sind die intrazellulären Sensoren der Fresszellen durch die Bakterien-Nukleinsäuren aktiviert, wird eine Signalkaskade in Gang gesetzt, die zur Produktion von Substanzen führen, die antibakteriell wirken und eine starke Entzündungsreaktion auslösen. Dies führt zur Rekrutierung vieler weiterer Immunzellen mit dem Ziel, die Eindringlinge auszuschalten und eine starke, lang anhaltende Immunität zu etablieren.

„Wir haben mit unseren Befunden den molekularen Mechanismus entschlüsselt, wie die Stärke einer Entzündungsreaktion und damit auch die Entstehung von protektiver Immunität gesteuert wird“, sagt Knolle. „Mit unseren Ergebnissen können wir nun verstehen, warum eine Infektion mit einem lebenden Erreger eine deutlich stärkere und längere Immunantwort auslöst als mit einem toten Eindringling.“ Dieses Wissen sei entscheidend, um neue Impfstrategien zu entwickeln.

MEDICA.de; Quelle: Rheinische-Friedrichs-Wilhelms-Universität Bonn