Ärzte Zeitung online, 15.10.2009

Multiple Sklerose: Wie Immunzellen in das Gehirn eindringen

MARTINSRIED (eb). Bei Krankheiten wie der Multiplen Sklerose dringen Zellen des Immunsystems in das Hirngewebe ein, wo sie großen Schaden anrichten. Bisher war ungeklärt, wie diese Zellen den Blutstrom verlassen können. Nun konnte ein Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried und der Universitätsmedizin Göttingen die Bewegungen dieser Zellen erstmals "live" unter dem Mikroskop beobachten.

zur Großdarstellung klicken

Die Aufnahme zeigt die Bewegungen der kriechenden T-Zellen (grün) innerhalb der Blutgefäße (rot) über einen Zeitraum von zirka 20 Minuten.

Foto: MPI für Neurobiologie / Bartholomäus

Normalerweise besteht eine sehr effektive Trennung zwischen dem Zentralen Nervensystem und dem Blutkreislauf. Deshalb war es lange Zeit rätselhaft, wie die Immunzellen bei Multiple-Sklerose-Patienten die Blut-Hirn-Schranke durchbrechen können. Erst in den 1980er-Jahren konnten Wissenschaftler zeigen, dass unter bestimmten Bedingungen Immunzellen, sogenannte T-Zellen, Bestandteile des körpereigenen Hirngewebes erkennen und angreifen. Die Wanderung dieser Zellen von ihrem Entstehungsort bis hin zum Eindringen in das Hirngewebe und die resultierenden Schäden klärten sich durch Gewebeschnitte in den letzten Jahrzehnten immer weiter auf. Eine tatsächliche Beobachtung dieser Zellbewegungen blieb jedoch lange unmöglich.

Diese Hürde haben die Wissenschaftler nun genommen (Nature, online vorab. Oktober 2009). Sie markierten aggressive T-Zellen mit dem Grün Fluoreszierenden Protein (GFP) in Ratten. So konnten sie die Zellenbewegungen im lebenden Gewebe durch ein Zwei-Photonen-Mikroskop verfolgen.

Die Forscher fanden heraus, dass die aggressiven T-Zellen die Grenzbarriere zwischen Blut und Nervengewebe in mehreren Schritten überwinden. Außerhalb des Nervensystems bewegten sich die markierten Zellen wie erwartet: Die meisten Zellen ließen sich vom Blutstrom treiben. Nur vereinzelt blieben Zellen für kurze Zeit an den Gefäßwänden haften, bevor sie in Richtung des Blutstroms weiterrollten oder wieder mitgerissen wurden. Erreichten die T-Zellen jedoch die Gefäße des Nervensystems, so verhielten sie sich völlig anders. Immer häufiger beobachteten die Wissenschaftler, wie sich die Zellen an den Gefäßwänden festsetzten. "Richtig spannend wurde es dann, als wir sahen, dass die Zellen kriechen. Das war ein bisher gänzlich unbekanntes Verhalten für T-Zellen", berichtet Ingo Bartholomäus vom MPI für Neurobiologie.

"Kriechen" beschreibt hier eine aktive Bewegung der Zellen, die vor allem gegen den Blutstrom verläuft. Die Forscher beobachteten, wie die T-Zellen für mehrere Minuten bis Stunden an den Gefäßwänden entlangwanderten und oder ihre Kreise zogen. Am Ende dieser Suchbewegung wurden die Zellen entweder wieder vom Blutstrom mitgerissen oder sie zwängten sich durch die Gefäßwand.

Hatten die Zellen die Barriere der Blut-Hirn-Schranke erfolgreich durchbrochen, setzten sie ihre Suche im Umkreis der Blutgefäße fort. So war es nur eine Frage der Zeit, bis die T-Zellen auf eine der sogenannten Fresszellen stießen. Traf eine der beweglichen T-Zellen auf solch eine Fresszelle, so bildeten die beiden ein eng verbundenes Paar. Einige dieser Paare blieben für mehrere Minuten unzertrennlich.

Dass T-Zellen erst mit Fresszellen in Kontakt treten müssen, um ihre Immunfunktion auszuüben, ist seit Längerem bekannt. Neu ist die Beobachtung solcher Interaktionen direkt an der Blut-Hirn-Schranke. Die T-Zellen begannen erst nach dem Kontakt mit den Fresszellen, entzündungsfördernde Botenstoffe auszuschütten und so den Angriff auf das Nervensystem einzuleiten. Als eine der Folgen durchquerten immer mehr T-Zellen die Wände der Blutgefäße. "Anscheinend ist die Aktivierung der T-Zellen an der Grenze zum Nervengewebe somit ein entscheidendes Signal für das Eindringen der Immunzellen", folgert Professor Alexander Flügel, der Leiter der Studie.

Und noch etwas fanden die Wissenschaftler durch die "Live-Beobachtungen" heraus: Gaben sie spezielle Antikörper ins Blut, die bereits in der MS-Therapie eingesetzt werden, so verschwanden die kriechenden Zellen. "Bisher wurde angenommen, dass diese Antikörper das Austreten der T-Zellen aus den Blutgefäßen blockieren", so Bartholomäus. "Unsere Beobachtungen zeigen nun, dass sie bereits das Kriechen verhindern, also einen Schritt früher eingreifen als bisher angenommen."

Die Beobachtungen der Wissenschaftler werfen auch viele neue Fragen auf: Woran haften die Immunzellen auf den Gefäßoberflächen und wie erkennen sie eine geeignete Stelle für den Wechsel zwischen Blut- und Nervensystem? Was leitet die Zellen nach dem Durchbrechen der Blut-Hirn-Schranke? Dies sind einige der Fragen, denen die Wissenschaftler als nächstes auf den Grund gehen wollen. Das langfristige Ziel ist es, neue Therapien und Medikamente für Krankheiten wie der Multiplen Sklerose zu entwickeln.

Zum Abstract der Originalveröffentlichung "Effector T cell interactions with meningeal vascular structures in nascent autoimmune CNS lesions"

Schreiben Sie einen Kommentar

Überschrift

Text

Welche Stoffe in Energy-Drinks wirken auf Herz und Kreislauf?

Energy-Drinks haben eine durchschlagende Wirkung: Es kommt zu signifikanten Verlängerungen des QTc-Intervalls, und der systolische Blutdruck ist erhöht. Möglicherweise ist dafür nicht nur das Koffein verantwortlich. mehr »

Das war der Ärztetag 2017 in Bildern

Das war er nun, der 120 Ärztetag in Freiburg. Unsere Bildergalerie zeigt die schönsten, spannendsten Momente des viertägigen Kongresses. mehr »

Grünes Licht für GOÄ-Reformprozess

Der Deutsche Ärztetag hat den Verhandlungsführern für die GOÄ-Reform am Donnerstagabend grünes Licht für den weiteren Novellierungsprozess gegeben. mehr »