Eisen aus roten Blutkörperchen lähmt Fresszellen

31. Oktober 2016, 17:23
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Wiener Wissenschafter fanden möglichen Mechanismus für schwere bakterielle Infektionen nach Hämolyse

Wien – Geplatzte Blutzellen begünstigen das Wachstum von Bakterien. Das dürfte der Hintergrund dafür sein, dass es nach dem Zerfall von roten Blutkörperchen im Rahmen einer Hämolyse oft zu solchen Infektionen kommt. Die freigesetzte Eisenverbindung Häm aus den roten Blutkörperchen lähmt nämlich wichtige Immunzellen, die Makrophagen.

Eine Hämolyse ist eine schwere Komplikation bei systemischen Entzündungen oder Krankheiten wie Malaria. In der neuesten Ausgabe von Nature Immunology zeigen Wissenschafter des Wiener CeMM – das Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der MedUni Wien – wie das Infektionen mit Keimen fördern kann.

Bisher galt Häm, die Eisenverbindung der roten Blutkörperchen, als Nährstoff für Bakterien. Man führte die schweren bakteriellen Infektionen nach Hämolyse auf das freiwerdende, eisenhaltige Häm zurück. Sylvia Knapp, Direktorin für Medizinische Angelegenheiten am CeMM und Professorin für Infektionsbiologie an der MedUni Wien widerlegte mit ihrem Forschungsteam dieses Dogma. Häm dient demnach nicht als Bakterienfutter, sondern lähmt Immunzellen.

Zellulärer Muskelkrampf

"Wir konnten im Reagenzglas und im Mausversuch zeigen, dass das Bakterienwachstum in den meisten Fällen nicht von dem Eisen im Häm abhängt", so Rui Martins, Erstautor der Studie. "Stattdessen fanden wir heraus, dass Häm die Makrophagen bewegungsunfähig macht – diese Fresszellen sind eine der wichtigsten Immunzellarten für die Bakterienabwehr". Das Häm-Molekül bringt das Cytoskelett der Makrophagen durcheinander und nimmt den Zellen dadurch ihre Beweglichkeit. "Es erinnert an einen Muskelkrampf, die Zellen werden innerhalb von drei Minuten komplett bewegungsunfähig", beschreibt Martins die Wirkung des Häms.

Das Cytoskelett ist für die Beweglichkeit der Fresszellen entscheidend: Es besteht aus langen, verzweigten Fasern, die sich wie ein Gerüst durch die gesamte Zelle ziehen. Durch gezielten Auf- und Abbau dieser Fasern kann die Zelle in bestimmte Richtungen "wachsen", um sich beispielsweise ein eindringendes Bakterium einzuverleiben. Doch dafür ist ein fein abgestimmtes genetisches Programm nötig, in dem das Protein DOCK8 eine zentrale Rolle spielt. "Durch biochemische Versuche haben wir herausgefunden, dass Häm sich mit DOCK8 verbindet und es dauerhaft aktiviert", sagt Sylvia Knapp. Dadurch geht die Kontrolle über das Cytoskelett verloren – die Fasern wuchern in alle Richtungen und legen die Zelle lahm.

Therapieoption

Dadurch wird die körpereigene Abwehr gegen die Keime ausgeschaltet. Das dürfte bei Millionen Menschen der Fall sein, die wegen anderer Erkrankungen auch an Hämolyse leiden: bei Sichelzellanämie, Malariainfektionen oder Beta-Thalassämie. Die neuen Erkenntnisse könnte auch die Basis für eine medikamentöse Therapie legen: "Chinin, das zur Behandlung von Malaria eingesetzt wird und von dem man bereits vermutete, dass es an Häm bindet, blockiert auch die Verbindung mit DOCK8, sagt Knapp. "Wir zeigen damit, dass es tatsächlich möglich ist, Immunzellen zu 'reaktivieren' und die Immunabwehr gegen Bakterien bei Patienten mit Hämolyse wiederherzustellen." (APA, 31.10.2016)

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