Fresszellen mit wechselnder Identität
10. September 2018
Fresszellen können Entzündungen sowohl fördern als auch hemmen. LMU-Forscher zeigen, dass die Zellen dafür zwischen zwei Phänotypen mit unterschiedlichen Funktionen wechseln können.
Ausschnitt aus einer experimentellen Multiple Sklerose-Läsion im Rückenmark. Entzündungsfördernde Fresszellen erscheinen rot, entzündungshemmende grün und intermediäre Phänotypen gelb. Bild: M. Kerschensteiner
Fresszellen sind wichtige Abwehrzellen des angeborenen Immunsystems. Bei entzündlichen Erkrankungen des zentralen Nervensystems wie der Multiplen Sklerose spielen sie eine zentrale, aber auf den ersten Blick gegensätzliche Rolle: Einerseits fördern sie die Entstehung entzündlicher Herde und damit verbundener Gewebeschäden, andererseits sind sie auch an der Reparatur solcher Läsionen beteiligt und wirken dann entzündungshemmend. Um diesen Widerspruch zu erklären wurde postuliert, dass es unterschiedliche Fresszell-Phänotypen mit unterschiedlichen Funktionen gibt. Wie und wo diese Phänotypen im entzündeten Nervensystem spezifiziert werden, war allerdings bisher unbekannt. Ein Team um Professor Martin Kerschensteiner, Direktor am Institut für Klinische Neuroimmunologie des LMU Klinikums, hat nun das Schicksal einzelner Fresszellen untersucht und nachgewiesen, dass sie ihren Phänotyp im Gewebe wechseln können.
Dazu analysierten die Wissenschaftler Fresszellen in einem Mausmodell der Multiplen Sklerose. „Wir haben einen In-vivo Mikroskopieansatz verwendet, der unterschiedliche Fresszell-Phänotypen durch unterschiedliche fluoreszente Signale darstellt“, sagt Kerschensteiner. „Mit dieser Methode konnten wir die Identität einzelner Zellen über die Zeit direkt und live verfolgen.“ Die Analysen zeigten, dass während der Entstehung von Läsionen entzündungsfördernde Fresszellen vor Ort sind. Bilden sich die Läsionen wieder zurück, bestimmen dagegen entzündungshemmende Zellen das Bild.
Durch die fortlaufende Beobachtung einzelner Fresszellen konnten die Forscher dann nachweisen, dass dieser Phänotypwechsel nicht – wie aufgrund anderer Modellsysteme vermutet – dadurch zustande kommt, dass ein Phänotyp aus- und der andere einwandert. Stattdessen können sich Fresszellen im zentralen Nervensystem lokal von entzündungsfördernden in entzündungshemmende Zellen verwandeln. „In weiterführenden Experimenten konnten wir zudem zeigen, dass dieser Wechsel durch Signale aus dem zentralen Nervensystem ausgelöst wird, insbesondere durch von sogenannten Astrozyten ausgesandte lösliche Botenstoffe“, sagt Kerschensteiner. Nach Ansicht der Wissenschaftler kann ein besseres Verständnis der unterschiedlichen Fresszellen-Phänotypen dazu beitragen, sowohl die therapeutischen Möglichkeiten als auch die Grenzen zielgerichteter Manipulationen der Fresszellenpopulation besser zu verstehen.
Titel der Originalarbeit
Giuseppe Locatelli, Delphine Theodorou, Arek Kendirli, Marta Joana Costa Jordão, Ori Staszewski, Kshiti Phulphagar, Ludovico Cantuti-Castelvetri, Athanasios Dagkalis, Alain Bessis, Mikael Simons, Felix Meissner, Marco Prinz, Martin Kerschensteiner
Mononuclear phagocytes locally specify and adapt their phenotype in a multiple sclerosis model
Nature Neuroscience 2018; 21:1196-1208
Quelle: LMU