Wie Immunzellen miteinander kooperieren

Der Hilferuf der Killerzellen

Kurz nach einer Virusinfektion schwärmen unzählige Killerzellen aus, um befallene Körperzellen aufzuspüren und zu töten. So verhindern sie sehr effektiv, dass sich die Erreger weiter ausbreiten können.

Sobald Killerzellen (rot) Wind von einer Infektion bekommen, rufen sie eine Art Mitarbeiterstab aus verschiedenen Immunzellen (grün bzw. gelb) zusammen. Erst in dieser Mikroumgebung werden sie vollständig aktiviert. (© AG Kastenmüller / Universität Bonn)

Ein internationales Forscherteam hat nun einen wichtigen Mechanismus zur Rekrutierung dieses Heeres aufgeklärt. Die Arbeit unter Federführung der Universität Bonn erscheint in der Zeitschrift „Immunity“.

Killerzellen – im Fachjargon zytotoxische T-Zellen genannt – haben etwas von einem gut trainierten Polizeihund: Solange sie nicht wissen, dass sich gerade irgendwo im Körper ein Infekt ausbreitet, verhalten sie sich friedlich. Sie werden erst aktiv, wenn ihnen die Spurensicherung ein „Besitzstück“ des Krankheitserregers unter die Nase reibt. Erst dann schwärmen sie aus, um den Eindringling zu vernichten.

Die Rolle der Spurensicherung übernehmen dabei die dendritischen Zellen. Sie laufen rund um die Uhr Patrouille und halten Ausschau nach Molekülen, die es im Körper eigentlich nicht geben sollte. Wenn sie fündig werden, präsentieren sie das Fremdmolekül auf ihrer Oberfläche. Dann warten sie auf eine Killerzelle, der sie ihren Fund zeigen können.

Sobald Killerzellen (rot) Wind von einer Infektion bekommen, rufen sie eine Art Mitarbeiterstab aus verschiedenen Immunzellen (grün bzw. gelb) zusammen. Erst in dieser Mikroumgebung werden sie vollständig aktiviert. (© AG Kastenmüller / Universität Bonn)

Allerdings gibt es im Körper sehr viele unterschiedliche Killerzellen. Jede von ihnen ist auf einen bestimmten Fremdstoff spezialisiert und lässt sich nur durch ihn aktivieren. Es dauert also meist ein wenig, bis der passende Spürhund auf die dendritische Zelle stößt. Dann geht es allerdings schnell: Die Killerzelle beginnt sich rasant zu teilen. Binnen kurzer Zeit entsteht so ein Heer von Spezialkräften, die gegen den Erreger vorrücken können.

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Kooperation auf Zellebene
„Wir haben untersucht, was passieren muss, damit es zu einer möglichst effektiven Vermehrung der Killerzellen kommt“, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Kastenmüller. Der Wissenschaftler vom Institut für Experimentelle Immunologie der Universität Bonn hat die Studie geleitet, an der Forscher aus Japan, den USA, Italien und Deutschland beteiligt waren. „Bislang dachte man, dass dazu der Kontakt zur dendritischen Zelle ausreicht. Wir konnten aber zeigen, dass die Killerzelle zunächst eine Art Mitarbeiterstab zusammenstellt, indem sie gezielt andere Zelltypen herbei ordert.“

Direkt nach dem Kontakt mit dem Fremdstoff stößt die Killerzelle daher eine Art chemischen Hilferuf aus. Aufnahmen eines Spezial-Mikroskops zeigen erstmals, wie sich daraufhin bestimmte Spezialzellen der Körperabwehr zu ihr aufmachen. Nach ihrer Ankunft setzen diese Helfer verschiedene Immunprozesse in Gang. Erst dadurch wird die Killerzelle vollständig aktiviert.

Das Forscherteam: Prof. Dr. Wolfgang Kastenmüller, Anna Brewitz, Karl Komander und Sarah Eickhoff (von links). (© Foto: Kathrin Kastenmüller / Uni Bonn)

Diese beginnt sich nun massiv zu teilen. Zudem differenziert sich die entstehende Armee: Einige Zellen werden zu besonders schlagkräftigen, aber kurzlebigen Killern. Andere dagegen werden etwa zu Gedächtniszellen, die im Falle einer erneuten Infektion schneller aktiviert werden können.

„Die Killerzelle schafft sich also zunächst eine ganz spezifische Mikroumgebung“, betont Kastenmüller. „Diese ist für eine koordinierte und schlagkräftige Immunabwehr essentiell.“ Die Wissenschaftler hoffen, dass sich durch ihre Grundlagenarbeit langfristig neue Möglichkeiten auftun, Impfungen gegen Viren oder Tumoren weiter zu verbessern.

Publikation:
A. Brewitz et al.: CD8+ T cells orchestrate pDC – XCR1+ dendritic cell spatial and functional cooperativity to optimize priming; Immunity; DOI: 10.1016/j.immuni.2017.01.003.

Kontakt:
Prof. Dr. Wolfgang Kastenmüller
Institut für Experimentelle Immunologie
Universität Bonn
E-Mail: wkastenm@uni-bonn.de

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