Zelluläre Immunantwort auf Allergien und Erkrankungen durch Mastzellen
Anstatt den Körper zu schützen, kann das Immunsystem manchmal aus dem Gleichgewicht geraten, wie dies durch eine zelluläre Immunantwort bei Autoimmunerkrankungen und Allergien zu beobachten ist. Ein Team der Ludwig-Maximilian-Universität in München hat untersucht, wie Mastzellen ihren Kalziumspiegel regulieren, um diese Antwort unter Kontrolle zu halten.
Was ist eine zelluläre Immunantwort?
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Das Immunsystem schützt jedes Lebewesen vor Angriffen durch Viren und Bakterien und hilft auch, Krebszellen zu eliminieren. Die angeborene Immunität ist für den erstmaligen Nachweis und die Zerstörung invasiver Krankheitserreger verantwortlich. Es alarmiert dann die Zellen des adaptiven Immunsystems, das infektiöse Organismen eliminiert und einen langfristigen Schutz gegen diese bietet. Es gibt jedoch Situationen, in denen die zelluläre Immunantwort fehlgeleitet werden kann. In diesem Fall konzentriert das Immunsystem seine Feuerkraft auf die falschen Ziele. Dies kann entweder auf körpereigene Proteine bei Autoimmunerkrankungen oder auf an sich harmlose Fremdproteine im Fall von Allergien passieren. Neulich hat ein Forschungsteam unter der Leitung der Immunpharmakologin Susanna Zierler und der Pharmakologin Ingrid Boekhoff vom Walther Straub Institut für Pharmakologie und Toxikologie nun gezeigt, dass die Aktivität bestimmter Ionenkanalproteine in Mastzellen eine wichtige Rolle bei der Verhinderung allergischer und anaphylaktischer Reaktionen spielt. Dies sorgt dafür, dass die zelluläre Immunantwort nicht übersteuert.
Mastzellen kommen in praktisch allen Organen des Körpers vor. Sie regulieren die Aus- und Auflösung von Entzündungsreaktionen des Immunsystems zur Bekämpfung von Infektionen und Stoffwechselstörungen. Immunantworten sind hochkomplexe Prozesse, die sich sorgfältig abwickeln müssen. Dies bedeutet, dass Immunzellen in der Lage sein müssen, spezifische Signale zu erkennen, die mit Rezeptorproteinen auf der Zelloberfläche interagieren. Zu diesen Reaktionen gehören Veränderungen der Spiegel positiv geladener Ionen, einschließlich Calcium, Natrium und Kalium. Es stellt sich heraus, dass schnelle und vorübergehende Änderungen der Ionenkonzentrationen für die Aktivierung vieler Arten von Immunzellen wesentlich sind. Es ist klar, dass Zellen die intrazellulären Spiegel dieser Ionen hauptsächlich über Proteine regulieren. Forscher bezeichnen diese als Ionenkanäle und Ionenpumpen.
Forschungsergebnisse
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Die Forschungsgruppen haben nun die Funktionen von Ionenkanälen charakterisiert, die die Konzentration von freiem Kalzium in Mastzellen selektiv regulieren. Sie untersuchten außerdem auch, wie viele andere Zelltypen von Mastzellen dies erreichen, indem sie die Freisetzung von Kalzium aus intrazellulären Speichern aktivieren. Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist die größte Speicherorganelle für Kalzium in Zellen. Aber auch andere intrazelluläre Organellen wie die Mitochondrien (Kraftwerke der Zelle) und die Lysosomen (intrazelluläre Abfallentsorgungseinheiten) können bei Bedarf Calciumionen liefern. Alle diese intrazellulären Kompartimente sind durch Membranen begrenzt, in die spezialisierte Ionenkanäle eingefügt sind. Zierler, Boekhoff und ihre Kollegen berichten, dass eines davon, TPC1, eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Änderungen in der intrazellulären Verteilung von Calciumionen zwischen Endolysosomen und dem ER spielt.
Die Forscher zeigten, dass selektives genetisches Knockout oder pharmakologische Hemmung von TPC1 in Mastzellen bei Mäusen das Gleichgewicht zwischen den in diesen Organellen gespeicherten Calciummengen verändert. Entscheidend ist, dass diese Veränderung mit einem deutlichen Anstieg der Histaminsekretion verbunden ist, die dann sowohl auf zellulärer als auch auf systemischer Ebene eine schwere allergische Reaktion auslöst. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine Störung des empfindlich regulierten Gleichgewichts, das den Gehalt an intrazellulären Calciumionen in Mastzellen steuert, zu drastischen allergischen und anaphylaktischen Reaktionen führen kann. Die Identifizierung des TPC1-Kanalproteins als wichtiger Regulator der Mastzellaktivität und der Histaminsekretion hat klare therapeutische Implikationen. Diese Studie zeigt also den TPC1-Kanal als vielversprechenden Wirkstoff für die Behandlung von allergischen und derartigen Erkrankungen auf. Insgesamt bietet eine gezielte pharmakologische Kontrolle der Ionenkanäle in Immunzellen ein großes Potenzial. Dies ist für die Behandlung von Infektionen, Allergien und möglicherweise sogar Leukämie eine große Perspektive.
