19.04.2017

Schlüsselstoff zur zellulären Entgiftung fördert die Immunabwehr

Braunschweiger und Luxemburger Wissenschaftler entdecken unbekannten Immun-Mechanismus

Gemeinsam mit Wissenschaftlern des Luxembourg Institute of Health (LIH) hat ein Forscherteam um Prof. Karsten Hiller vom Braunschweiger Zentrum für Systembiologie (BRICS) einen bisher unbekannten molekularen Mechanismus entdeckt, mit dem das menschliche Immunsystem seine Abwehrzellen aktiviert: Weiße Blutkörperchen vom Typ der T-Zellen wehren Krankheitserreger wirkungsvoll ab, wenn ein als Gclc bezeichnetes Gen in den Zellen aktiv wird. Das Gclc-Gen sorgt für die Produktion einer Substanz namens Glutathion – ein Molekül, das bisher nur für die Beseitigung gefährlicher Abfallprodukte des Stoffwechsels wie reaktiver Sauerstoffverbindungen oder freier Radikale bekannt war.

Immunologische Abwehr: Eine T-Zelle (rot) wird für den Kampf gegen Krankheitserreger von einer dendritischen Zelle fit gemacht. © HZI/Manfred RohdeImmunologische Abwehr: Eine T-Zelle (rot) wird für den Kampf gegen Krankheitserreger von einer dendritischen Zelle fit gemacht. © HZI/Manfred Rohde In Kooperation haben das Luxemburger und Braunschweiger Team herausgefunden, dass Glutathion auch den Energiestoffwechsel der T-Zellen ankurbelt. Dadurch können diese beim Kontakt mit Infektionserregern wachsen, sich teilen und Eindringlinge wie Viren bekämpfen. Glutathion ist also ein wichtiger molekularer Schalter des Immunsystems. Diese Erkenntnis bietet Ansatzpunkte, um Krebs oder Autoimmunerkrankungen unter einem neuen Blickwinkel zu erforschen und verbesserte Therapieansätze zu entwickeln. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher heute im Journal Immunity. Das BRICS ist eine gemeinsame Einrichtung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und der Technischen Universität Braunschweig.

„Der Stoffwechsel unserer Immunzellen spielt eine entscheidende Rolle für die Immunantwort“, sagt Karsten Hiller, der seit Juli 2016 als Professor für Bioinformatik und Biochemie an der Technischen Universität Braunschweig und dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) arbeitet. „Diese Erkenntnis ist wichtig für die Entwicklung neuer Therapie-Möglichkeiten. Die Abhängigkeit der Immunantwort vom Stoffwechsel der Zelle könnte in Zukunft gezielt ausgenutzt werden, um die Immunantwort zu modulieren.“ Ist die körpereigene Abwehr zum Beispiel zu aktiv, richtet sie sich gegen den Körper. Das ist bei Autoimmunerkrankungen wie Multipler Sklerose oder Arthritis der Fall. Ist die Immunantwort jedoch zu schwach, können unkontrollierte Infektionen oder Körperzellen, die sich ungebremst vermehren und Tumore bilden, zur lebensbedrohlichen Gefahr werden.

Comic_Schlusselstoff zur Entgiftung fordert ImmunabwehrImmunzellen wie die T-Zellen halten deshalb im Normalfall eine Art alarmbereiten Winterschlaf, bei dem ihr Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert ist. Wenn Krankheitserreger oder Teile davon an ihre Außenhülle andocken, wachen die T-Zellen auf und intensivieren ihren Stoffwechsel. Dadurch entstehen verstärkt stoffwechselbedingte Abfallprodukte, beispielsweise reaktive Oxidantien und freie Radikale, die toxisch auf die Zellen wirken können. Steigt die Konzentration der Oxidantien, müssen die T-Zellen Antioxidantien herstellen, um nicht von innen vergiftet zu werden. Die Wirkungsmechanismen von Antioxidantien in T-Zellen hatte bisher noch keine wissenschaftliche Arbeitsgruppe im Detail untersucht. Die Forschungsteams um Karsten Hiller und Prof. Dirk Brenner vom LIH fanden heraus, dass das von T-Zellen hergestellte Antioxidans Glutathion nicht nur der Beseitigung reaktiver Oxidantien und freier Radikale dient – es ist auch ein zentraler Schalter des Energiestoffwechsels, der die Immunantwort regelt.

Für ihre Untersuchungen setzten die Forscher gentechnisch modifizierte Mäuse ein, in deren T-Zellen das Gen Gclc ausgeschaltet ist und die deshalb kein Glutathion produzieren können. „Bei diesen Mäusen haben wir festgestellt, dass sie Viren nicht in Schach halten können – sie haben eine Immunschwäche, die aber andererseits dazu führt, dass sie auch keine Autoimmunerkrankung wie Multiple Sklerose entwickeln“, sagt Dirk Brenner. Den Grund dafür zeigen weitere Versuche, die von beiden Gruppen in Kooperation durchgeführt wurden: „Die Mäuse können in ihren T-Zellen kein Glutathion herstellen“, sagt Brenner, „und dadurch werden in den T-Zellen einige weitere Signalstoffe nicht gebildet, die unmittelbar den Stoffwechsel intensivieren und den Energieverbrauch ansteigen lassen.“ Die Folge: Ohne Glutathion sind die T-Zellen nicht voll funktionsfähig; sie verharren in ihrem Ruhezustand, eine selbstzerstörende Autoimmunreaktion unterbleibt.

Ihre Untersuchungen an den T-Zellen sehen beide Wissenschaftler als Auftakt zur genaueren Erforschung des Energiehaushalts von Immunzellen. So hängen verschiedene Autoimmunkrankheiten mit Fehlfunktionen unterschiedlicher Untergruppen von T-Zellen zusammen. Die Forscherteams wollen nun herausfinden, wie sich die molekularen Mechanismen unterscheiden, mit denen die T-Zellen ihren Stoffwechsel im Falle einer Abwehr- oder Autoimmunreaktion anregen. In Folgeprojekten möchten die Forscher neue Hinweise auf mögliche Angriffsstellen therapeutischer Wirkstoffe gewinnen. Die Studie wurde in enger Zusammenarbeit mit Prof. Tak W. Mak von der Universität von Toronto, Kanada, durchgeführt.

Originalpublikation:

T. W. Mak, M. Grusdat, G. S. Duncan, C. Dostert, Y. Nonnenmacher, M. Cox, C. Binsfeld, Z. Hao, A. Brüstle, M. Itsumi, C. Jäger, Y. Chen, O. Pinkenburg, B. Camara, M. Ollert, C. Bindslev-Jensen, V. Vasiliou, C. Gorrini, P. A. Lang, M. Lohoff, I. S. Harris, K. Hiller, and D. Brenner: Glutathione Primes T Cell Metabolism for Inflammation. Immunity (2017), http://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613%2817%2930129-2

Kontakt für die Medien

DruckenPer Mail versendenTeilen