Gedächtniszellen: Schnelle Immunantwort dank Zuckerstoffwechsel

20.08.2013
Foto: Immunzelle

Die Gedächtniszellen im Immunsys-
tem können innerhalb Minuten ihren Stoffwechsel komplett umstellen, um schnell auf eine Infektion zu reagieren; © panthermedia.net/Andrea Danti

Wissenschaftler von Universität und Universitätsspital Basel konnten zeigen, dass die Gedächtniszellen im Immunsystem innerhalb Minuten ihren Stoffwechsel komplett umstellen können, um schnell auf eine Infektion zu reagieren.

Kommt das Immunsystem zum ersten Mal mit einem Krankheitserreger in Kontakt, wird dieser nur von wenigen Zellen erkannt. Während der Immunabwehr bilden sich dann spezielle Gedächtniszellen, die auch nach Abklingen der Infektion im Körper fortbestehen. Bei einem erneuten Kontakt mit demselben Erreger werden diese Gedächtniszellen aktiv und bekämpfen das Pathogen rasch und wirksam.

Welche Stoffwechselprozesse die ersten, entscheidenden Stunden der Gedächtnis-Immunantwort ermöglichen, haben Basler Forscher bei Gedächtniszellen untersucht, die das Oberflächenmolekül CD8 tragen (sogenannte CD8+ Gedächtnis-T-Zellen). Beim Erkennen eines bekannten Erregers produzieren gewisse CD8+ Gedächtnis-T-Zellen innerhalb Stunden Effektor-Moleküle welche helfen, virusinfizierte Zellen gezielt zu zerstören.

Bereits 1924 hatte der deutsche Biochemiker Otto Warburg bei sich rasch teilenden Zellen beobachtet, dass diese ihren Stoffwechsel – trotz genügend vorhandenem Sauerstoff – von Sauerstoff-Konsum (oxydativer Phosphorylierung) auf Vergärung von Traubenzucker (Glykolyse) umstellen – dies um die biochemischen Bausteine für neue Zellen bereitzustellen (Warburg Effekt). Für das von Warburg beschriebene Umstellen des Stoffwechsels benötigen Zellen rund einen Tag.

Den CD8+ Gedächtnis T-Zellen gelingt dies, wie die Gruppe um Prof. Christoph Hess nun zeigen konnte, jedoch viel schneller: Da diese Zellen die biochemischen Voraussetzungen für die Umstellung bereits in sich tragen, können sie innerhalb Minuten ihren Stoffwechsel radikal ändern. Diese Veränderung ermöglicht die rasche Produktion von Effektor-Molekülen, welche im Kampf gegen Viren essentiell wichtig sind.

Das molekulare Verständnis der metabolischen Grundlagen, auf denen die Immunantwort beruht, eröffnet neue Therapieansätze. Ob durch die Beeinflussung des zellulären Stoffwechsels von Immunzellen krankmachende Antworten abgeschwächt (Autoimmunität), oder erwünschte verstärkt werden können (zum Beispiel bei Impfungen), ist Gegenstand laufender Projekte der Basler Forschungsgruppe.

MEDICA.de; Quelle: Universität Basel