Wie dendritische Zellen Alarm schlagen

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Ein Ausschnitt der Milz mit der B-Zellzone (blau), die die T-Zellzone umgibt, in der sich dendritische Zellen (grün) und T-Zellen (rot) befinden. Quelle: Semmling/Universität Bonn

16.03.2010  - 

Dendritische Zellen sind die Wächter der Immunabwehr. Rund um die Uhr sind sie im Körper auf Patrouille und suchen nach Eindringlingen oder auch krankhaft veränderten Zellen, wie sie bei Tumoren auftreten. Haben sie etwas Verdächtiges entdeckt, schlagen die dendritischen Zellen Alarm.  Forscher der Universität Bonn haben nun zusammen mit Kollegen von den Universitäten Düsseldorf, Hamburg, Utah (USA) und Melbourne (Australien) entdeckt, dass sich die dendritischen Zellen zuvor bei anderen Zellen versichern. Ihre Ergebnisse könnten unter anderem zur Entwicklung besserer Impfstoffe genutzt werden. Die Wissenschaftler haben ihre Erkenntnisse in der Fachzeitschrift Nature Immunology publiziert (Online-Vorabveröffentlichung, 28. Februar 2010)

Im Laufe der Evolution hat der menschliche Körper ein tiefgestaffeltes, schlagkräftiges und vor allem lernfähiges Immunsystem entwickelt. Bevor Krankheitserreger jedoch unschädlich gemacht werden können, müssen sie erst einmal entdeckt werden. Hier spielen die sogenannten dendritischen Zellen eine wichtige Rolle. Ihr Name ist ihren charakteristischen bäumchenartigen Zellfortsätzen entlehnt, die jedoch nichts mit den Dendriten der Nervenzellen zu tun haben.

Dendritische Zellen sind die Wachhunde des Immunsystems. Ohne Unterlass patrouillieren sie in den verschiedenen Körperregionen, immer auf der Suche nach körperfremden Gebilden. Das können Bakterien, Viren, aber auch die entarteten Oberflächen von Tumorzellen sein. Haben die dendritischen Zellen etwas aufgespürt, wird es verschluckt und anschließend auf der eigenen Oberfläche präsentiert. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um kleine Eiweiße oder ganze Mikroorganismen handelt. Nach dem Kontakt mit einem Fremdkörper verlassen die dendritischen Zellen das von ihnen überwachte Gewebe und wandern in den nächsten Lymphknoten. Dort zeigen sie ihren Fund anderen Immunzellen, wie den Killer-T-Zellen, die damit trainiert werden, gegen diese bestimmte fremde Struktur vorzugehen. Die Immunantwort des Körpers läuft an.

Duftspur für die Killerzellen

Normalerweise sind die Killer-T-Zellen inaktiv. Das ist auch wichtig: Ansonsten könnten unerwünschte Autoimmunerkrankungen wie Diabetes mellitus oder Multiple Sklerose die Folge sein. Der Körper verfügt über viele Millionen verschiedener Killer-T-Zellen. Die verschiedenen Typen haben unterschiedliche Einsatzgebiete. Bei einer Infektion müssen es die dendritischen Zellen schaffen, nur die passenden davon in Angriffsbereitschaft zu versetzen. Diese teilen sich dann vieltausendfach und schwärmen aus, um nach dem Krankheitserreger zu suchen und ihn zu bekämpfen. Dies muss sehr schnell vor sich gehen, weil sich zum Beispiel Viren extrem rasch vermehren. Bislang jedoch war Forschern unklar, wie die Patrouille-Läufer so rasch die passenden Killerzellen alarmieren können.

Wissenschaftler der Universität Bonn haben diese Frage nun zusammen mit Kollegen an den Universitäten Düsseldorf, Hamburg, Utah (USA) und Melbourne (Australien) beantwortet. "Wir haben nun herausgefunden, dass dabei zwei weitere T-Zell-Typen eine wichtige Rolle spielen", erklärt Christian Kurts von den Instituten für Molekulare Medizin und Experimentelle Immunologie der Universität Bonn. Die Rede ist von den so genannten T-Helferzellen und den natürlichen Killer-T-Zellen (NKT-Zellen). Beide erkennen augenscheinlich, wenn eine dendritische Zelle Informationen über Viren oder Tumore besitzt. Als Reaktion produzieren sie bestimmte Botenstoffe, so genannte Chemokine. Diese alarmieren wiederum die Killer-T-Zellen, die den Botenstoffen folgen wie ein Hund einer Fährte. So finden sie zielsicher diejenigen dendritischen Zellen, die Neuigkeiten über einen Virus oder eine Tumorzelle haben. "Die Killer-T-Zellen müssen also nicht nach dem Zufallsprinzip alle dendritischen Zellen des Körpers inspizieren", betont Verena Semmling, die diese Studie im Rahmen ihrer Promotionsarbeit bei Christian Kurts durchgeführt hat. "So können sie viel schneller aktiviert werden."

Immunsystem sucht den Konsens

Zusätzlich hat dieses Zusammenspiel verschiedener Immunzellen den Vorteil, dass es Autoimmunerkrankungen vermeiden kann: Die dendritische Zelle kann Killer-T-Zellen nur dann anlocken, wenn entweder T-Helferzellen oder NKT-Zellen ebenfalls ein Gefahrsignal erkannt haben. Die dendritische Zelle holt also eine zweite Meinung ein, bevor sie die Immunabwehr in Marsch setzt. Das funktioniert ganz besonders gut, wenn sowohl die T-Helferzellen als auch die NKT-Zellen zustimmen. Wenn also die dendritische Zelle noch eine dritte Bestätigung erhält, dann kann sie Killer-T-Zellen besonders gut aktivieren. "Die Klärung dieser Mechanismen ist nicht nur von grundlagenwissenschaftlichem Interesse", betont Professor Irmgard Förster vom Institut für Umweltmedizinische Forschung an der Universität Düsseldorf. "Wenn wir verstehen, wie Immunzellen miteinander kommunizieren, können wir dieses Wissen nutzen, um Impfstoffe zu verbessern." So zeigen die vorliegenden Befunde nach Ansicht der Forscher, dass Impfstoffe besser funktionieren sollten, wenn sie auch T-Helferzellen und NKT-Zellen aktivieren.