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14.02.2016

Neue Immun-Strategie gegen Pneumokokken-Infektionen

PneumokokkenPneumokokken
Das sind kugelförmige Bakterien, die (im Gegensatz zu Legionellen) mit dem Antibiotikum Penicillin meistens gut in den Griff zu bekommen sind. Gegen die von Pneumokokken verursachte Lungenentzündung gibt es auch eine vorbeugende Impfung.
können schwere Infektionen auslösen. Wissenschaftler am Institut für Infektionsimmunologie suchen deshalb nach neuen Wegen, die ImmunabwehrImmunabwehr
Das körpereigene Abwehrsystem besteht aus drei Funktionskreisen:
(1) Knochenmark als Bildungsort für Immunzellen.
(2) Verschiedene zentrale Immunorgane wie Thymus (Prägung von T-Lymphozyten) und darmnahe Lymphorgane (für die Prägung von B-Lymphozyten).
(3) Sekundäre Lymphorgane wie Milz, Lymphknoten und Mandeln (Tonsillen).
Man unterscheidet die so genannte humorale Abwehr (über die Körperflüssigkeiten mit darin enthaltenen Antikörpern und Faktoren aus dem so genannten Komplementsystem) und die zellvermittelte Abwehr (mit B- und T-Zellen, Makrophagen, Antigen-präsentierenden Zellen, Granulozyten u.a.).
zu verstärken.

Makrophage © Juan Gaertner_Fotolia.com

Bakterien der Art Streptococcus pneumoniae, landläufig auch Pneumokokken genannt, können eine Vielzahl von schweren Infektionen auslösen. Ihr Krankheiten-Portfolio ist eindrucksvoll: Lungen-, Hirnhaut-, Mittelohr- und Nasennebenhöhlenentzündungen sind ihre Spezialität. In Deutschland sterben jährlich mehr als 10.000 Menschen an einer Lungenentzündung, die Pneumokokken verursacht haben. Ein langfristig wirksamer Impfschutz gelingt bis heute gerade einmal gegen 23 von insgesamt über 90 verschiedenen Typen des Bakteriums. Wissenschaftler am Institut für Infektionsimmunologie des TWINCORE suchen deshalb nach neuen Wegen, das Immunsystem gegen Pneumokokken zu unterstützen (siehe Mucosal Immunology, Online-Vorabveröffentlichung am 2.12.15). 

Das Immunsystem geht – stark vereinfacht – auf zwei Wegen gegen Eindringlinge vor. Zuerst aktivieren die Krankheitserreger die angeborene Immunantwort. Unsere Immunzellen erkennen deren charakteristische Bauteile von Geburt an. Die Reaktion darauf dauert meist nur Minuten, so dass die Reaktion des angeborenen Immunsystems die Erreger innerhalb kürzester Zeit unschädlich macht – das ist sozusagen eine universelle Reaktion gegen krankmachende Mikroorganismen.

Anders die erworbene Immunantwort: Sie wird von unserem Immunsystem erst im Verlauf der ersten Lebensjahre aufgebaut und dann stetig erweitert. Jeder Kontakt mit Krankheitserregern hinterlässt Spuren und Erinnerungen im Immunsystem. Impfen ist letztlich nichts anderes, als dem erworbenen Immunsystem eine Erinnerung einzupflanzen. „Streptococcus pneumoniae ist allerdings leider ein sehr wandelbarer Erreger, so dass die Impfungen langfristig z.T. keinen zuverlässigen Schutz bieten“, erklärt Markus Dudek, Doktorand am Institut für Infektionsimmunologie. „Wir verfolgen deshalb den Ansatz, die angeborene Immunität zu stärken, wenn deren Reaktion gegen Pneumokokken nicht ausreicht.“

Die entscheidende Frage, wenn man ein System verstärken möchte ist: wie und wo tut man dies? In diesem Fall fragten sich Markus Dudek und seine Kollegen, welcher spezielle Typ von Immunzellen entscheidend für die erste Abwehr gegen Pneumokokken ist. Die Forscher wissen zum Beispiel, dass Menschen mit einem bestimmten Gendefekt (im Adaptermolekül MyD88) sehr anfällig für Streptokokken sind. „Das haben wir genutzt und dieses Molekül nur von ausgewählten Zellen produzieren lassen, um zu sehen, in welchen Immunzellen dieser Adapter wichtig für die Abwehr der Pneumokokken ist“, erläutert Dudek. „Wird dieser Adapter aktiviert, veranlasst er die Zelle, in der er sich befindet, die Krankheitserreger mittels Einverleibung und Verdauung (Phagozytose) oder durch spezielle Proteine abzutöten – der erste Schritt in der Immunabwehr. Wir haben beobachtet, dass es für eine vollständige Immunantwort nicht ausreicht, Immunzellen wie Makrophagen und dendritische Zellen über MyD88 zu aktivieren.“

Vielmehr ist für die universelle Abwehrreaktion gegen Pneumokokken noch ein weiterer Faktor wichtig: Epithelzellen, die die Innenseite der Lunge auskleiden, geben so genannte Surfactant-Proteine ab. Diese halten über elektrische An- und Abstoßung zwischen den Surfactant-Molekülen und die damit einhergehende erhöhte Oberflächenspannung die hauchzarten Lungenbläschen offen. Ohne sie würde die Lunge in sich zusammenfallen und verkleben. Gleichzeitig wirken einige dieser Surfactant-Substanzen antimikrobiell und übernehmen damit auch eine wichtige Immunfunktion: Sie binden an die Bakterien, verklumpen mit ihnen und schädigen ihre Zellmembran – damit haben Abwehrzellen ein leichtes Spiel. „Wir haben beobachtet, dass bei Pneumokokken-Infektionen sowohl in Alveolar-MakrophagenAlveolar-Makrophagen
Fresszellen des Immunsystems, die in den Lungenbläschen (Alveolen) vielerlei Funktionen erfüllen, zum Beispiel die Reinigung der Lunge, indem sie sich Fremdpartikel (Erreger, Staub, Ruß etc.) einverleiben. Sie sind u.a. aber auch an Entzündungs- und Überempfindlichkeitsreaktionen beteiligt. 
und dendritischen Zellen als auch in Epithelzellen MyD88 aktiviert werden muss, um eine ausreichende angeborene Immunantwort hervorzurufen“, betont Markus Dudek. „Ein Zelltyp allein reicht nicht aus.“

„Mit diesen zwei Erkenntnissen, sind wir einen Schritt bei der Entwicklung von potenziellen Therapieansätzen, die auf dem angeborenen Immunsystem basieren, weitergekommen“, fasst Institutsleiter Tim Sparwasser zusammen. „Können wir beispielsweise bestimmte Surfactant-Substanzen bei akuten Lungenentzündungen mit Pneumokokken als Inhalationsmedikament einsetzen? Oder wie können wir die durch MyD88 angestoßene Aktivierung der Abwehr verstärken, so dass sie ausreicht, um Pneumokokken gleich zu Beginn der Infektion abzuwehren?“ Fragen, denen die Wissenschaftler am TWINCORE in folgenden Projekten nachgehen werden.

Quelle: TWINCORE - Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung