Gedächtniszellen des adaptiven Immunsystems bieten Schutz vor Infektionen. Cholesterin und das Sphingolipid Sphingomyelin verkleben ihre T-Zell-Rezeptoren.
Deutschland am 21. Dezember , Deutschland ist ein Land der pharmazeutischen Parallel-Gesellschaften: Einerseits empfehlen bildungsferne Apotheker, Heilpraktiker und Mineralstoff-Experten in bildungsfernen Printmedien den bakteriellen Nährstoff Eisen in Form des Schüßlerschen Katastrophalcephalpharmazie-Salzes Nr. 3 Ferrum phosphoricum bei Infektionen durch Bakterien; andererseits erforschen Pharmazeuten und Wissenschaftler des Freiburger Exzellenzclusters BIOSS die molekularen Grundlagen der Gedächtniszellen unseres Immunsystems bei Infektionen durch Bakterien und Viren. Am 21. Dezember stellte die Albert-Ludwigs-Universität in Freiburg im Breisgau ein neues Puzzle-Teil der Funktionen unseres adaptiven Immunsystems vor – Cholesterin unterstützt in der Zellmembran von Immun-Gedächtniszellen die Funktion der T-Zell-Rezeptoren und bewahrt die Gedächtniszellen vor Bakterien- und Viren-Demenz.
Eingedrungene Eindringlinge werden von Toll-like-Rezeptoren erkannt
Dringen pathogene (krankmachende) Eindringlinge in uns Menschen ein, muss unser Immunsystem die eingedrungenen Bakterien, Parasiten, Pilze und Viren abdrängen und eliminieren. Dringen Eindringlinge in unsere Haut ein, entdeckt das angeborene Haut-Immunsystem die Bakterien mit den Toll-like-Rezeptoren (TLR) der hornbildenden Hautzellen (Keratinozyten) oder Langerhans-Zellen unserer Oberhaut (siehe Grafik). Entdeckt wurden die TLRs von der deutschen Nobelpreisträgerin Prof. Dr. rer. nat. Christiane Nüsslein-Volhard und dem amerikanischen Nobelpreisträger Prof. Dr. Eric F. Wieschaus. Die von den Erregern erregten Hautzellen alarmieren nun total Toll-erregt das restliche Haut-Immunsystem. So werden die Makrophagen und Dermalen Dentritischen Zellen (DDC) unseres Haut-Immunsystems angelockt (siehe Grafik). Makrophagen mümmeln nun mit Phagosom und Lysosom die Krankheitserreger, als so genannte antigen-präsentierende Zellen präsentieren die Fresszellen verdaute Peptidfragmente und Zellbruchstücke dem Immunsystem. Der Begriff Antigen wird aus dem englischen Kunstwort „antibody generator“ abgeleitet – Antigene erzeugen eine Immunantwort des Immunsystems.
Das adaptive Immunsystem lernt Krankheitserreger kennen
Unser Immunsystem lernt fremde Krankheitserreger während der ersten Infektion durch das angeborene Immunsystem kennen. Bei einer zweiten Infektion durch den gleichen Krankheitserreger reagiert unser Immunsystem nochmals viel erregter – bei der spezifischen oder adaptiven Immunabwehr haben sich so genannte Gedächtniszellen den Erreger gemerkt. Nach der Immunabwehrschlacht des angeborenen Immunsystems aktivieren die antigen-präsentierenden Zellen bestimmte Lymphozyten, diese reifen dann zu Effektorzellen oder Gedächtniszellen heran – dabei bieten die Gedächtniszellen des adaptiven Immunsystems langjährigen Schutz gegenüber dem gleichen Krankheitserreger. Zuvor veröffentlichte Studien zeigten, dass die erhöhte Empfindlichkeit der Sensibelchen durch das Aneinanderlagern von so genannten T-Zellen-Rezeptoren entsteht.
Gedächtniszellen erkennen Antigene mit T-Zell-Rezeptoren
Gedächtniszellen entwickeln sich aus B- und T-Lymphozyten (siehe Grafik), nachdem sie von den antigen-präsentierenden Zellen aktiviert wurden. Gedächtniszellen erkennen die Antigene bereits bekannter Bakterien mit so genannten T-Zell-Rezeptoren (TCR, englische Abkürzung für T Cell Receptors): TCRs gehören zur Superfamilie der Antikörper (Immunglobuline). Zwei Postdoktoranden aus der Superfamilie der Wissenschaftler setzten nun die TCRs aus der Superfamilie der Immunglobuline in künstliche Zellmembranen ein – in künstliche Lipidvesikel (Liposomen). Dr. Eszter Molnár und der approbierte Apotheker Dr. Martin Holzer untersuchten das Verhalten der TCRs in der Liposomen-Membran der flüssigen Nanopartikel, die beiden Wissenschaftler suchten den „Klebstoff“ für das Aneinanderlagern der TCRs. Dr. Molnár arbeitet in der Arbeitsgruppe des Freiburger Immunbiologen Prof. Dr. Wolfgang Schamel vom Institut für Biologie III, Dr. Holzer arbeitet in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rolf Schubert. Prof. Schubert ist der Lehrstuhlinhaber für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften. Das Forschungsprojekt wurde gefördert durch das Centre for Biological Signalling Studies (BIOSS) – einem Exzellenzcluster der Universität Freiburg.
Cholesterin und Sphingomyelin verkleben T-Zell-Rezeptoren
Die beiden sensiblen Forscher fanden heraus, was die Sensibelchen so sensibel macht: Nach der Aktivierung der naiven oder unreifen B- und T-Lymphozyten durch die antigen-präsentierenden Zellen verändert sich die Lipidzusammensetzung in der Zellmembran der Gedächtniszellen (siehe Grafik und Bild-Informationen). Hier spielen Steroide wie das Cholesterin und Sphingolipide wie Ceramid und Sphingomyelin eine wichtige Rolle. Eine höhere Konzentration von Cholesterin und Sphingomyelin in der Zellmembran lagert die T-Zell-Rezeptoren aneinander, klebt die TCRs aneinander und steigert die Empfindlichkeit der Gedächtniszellen gegenüber den Antigenen der Krankheitserreger.