Wie Immunzellen durch das Lymphgefäß-System navigieren

20. Jänner 2013, 18:19
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Forscher des IST Austria filmten in lebendem Gewebe, wie sich dendritische Zellen "riechend" und "tastend" entlang fest verankerter Lockstoffe fortbewegen

Klosterneuburg/Wien - Bei höheren Lebewesen liegen im Bindegewebe sogenannte dendritische Zellen auf der Lauer und warten auf Krankheitserreger. Sobald diese Immunzellen einen Keim "erspähen", stürzen sie sich darauf und fressen ihn auf. Schließlich machen sie sich auf den Weg zum nächsten Lymphgefäß und weiter zu einem Lymphknoten. Dort präsentieren sie die Reste des Erregers den T-Zellen, die über eine weitere Immunantwort entscheiden. Wie die Immunzellen navigieren und "riechend" und "tastend" entlang einer fest verankerten Infrastruktur ihren Weg zum nächsten Lymphgefäß finden, haben nun Forscher des Institute of Science and Technology (IST) Austria erstmals in lebendem Gewebe entschlüsselt und gefilmt.

Sobald die auf der Lauer liegenden dendritischen Zellen in Kontakt mit einem Krankheitserreger kommen, etwa bakteriellen Zerfallsprodukten (Endotoxine), werden sie beweglich und fahren einen Rezeptor hoch, mit dem sie Chemokin erkennen können, erklärte Michael Sixt vom IST Austria. Dieser Signalstoff weist den Immunzellen den Weg zum nächsten Lymphgefäß. Gemeinsam mit seinen Kollegen am IST und Partnern aus der Schweiz konnte Sixt zeigen, dass das Chemokin ausschließlich von den Lymphgefäßen produziert wird. Ihre Arbeit wurde nun in der Wissenschaftszeitschrift "Science" veröffentlicht.

Orientierung am Konzentrationsgefälle

Wie bei jedem Geruch nimmt auch die Konzentration des Chemokins mit zunehmendem Abstand zu seiner Quelle, also dem Lymphgefäß, ab. An diesem Konzentrationsgefälle, die Wissenschafter sprechen von Gradienten, können sich die dendritischen Zellen orientieren - sie wandern immer in Richtung höherer Chemokin-Konzentration. Dieses einfache chemische Zell-"Navi" konnte in Zellkultur-Experimenten bereits nachgewiesen werden. Ein ähnlicher Wirkmechanismus von Chemokin wird bei Zellbewegungen in so unterschiedlichen Prozessen wie Embryonalentwicklung oder Metastasenbildung vermutet. Wie die Orientierung von Zellen in lebendem Gewebe aber tatsächlich vor sich geht, war bisher aber nicht bekannt.

Sixt und seine Kollegen konnten in ihrer Arbeit Lymphgefäße, Chemokin und dendritische Zellen mit verschiedenen fluoreszierenden Farben markieren und dadurch den Prozess im lebenden Gewebe verfolgen und filmen. Das Chemokin breitet sich von den produzierenden Lymphgefäßen aus. Allerdings schwimmt es nicht einfach im Gewebe herum, sondern ist an Molekülen des Bindegewebes verankert. Dabei sitzen in der Nähe des Lymphgefäßes mehr Chemokin-Moleküle am Bindegewebe als in größerer Entfernung. Die Immunzellen finden ihren - immerhin bis zu 100 Mikrometer langen - Weg, indem sie die Konzentration des Chemokins entlang ihrer Oberfläche vergleichen und sich dann in Richtung höherer Konzentration weiterbewegen.

Navi-Ausfall bei Chemokin-"Überschwemmung"

Damit dies funktioniert, muss die Zelle eine bestimmte Größe haben. "Andernfalls kann es sein, dass eine Zelle auf einem kleinen Berg gefangen sitzt, weil sie den nächsten höheren Konzentrationsgipfel gar nicht 'sehen' kann", so Sixt. Um das zu beweisen, überschwemmten die Wissenschafter das Gewebe regelrecht mit Chemokin, woraufhin die Immunzellen orientierungslos waren.

Dass das Chemokin fest am Bindegewebe verankert ist, hat nach Ansicht Sixts durchaus Vorteile: Würde das Chemokin einfach im Gewebe herumschwimmen, würde das Zell-"Navi" zu leicht gestört, weil das Konzentrationsgefälle schon bei einem leichten Massieren der Haut durcheinandergebracht wird. Ein fix gebundenes Gefälle bietet dagegen eine permanente, robuste und gegen Störungen unempfindliche Infrastruktur. (APA/red, derStandard.at, 19.01.2013)

  • Die mikroskopische Aufnahme zeigt Blutgefäße, Lymphgefäße und das Chemokin CCL21.
    foto: ist austria

    Die mikroskopische Aufnahme zeigt Blutgefäße, Lymphgefäße und das Chemokin CCL21.

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