Wie Epithelzellen gegen das Virus kämpfen

BRAUNSCHWEIG / MAGDEBURG. Nach dem Eindringen in den Körper vermehrt sich das Influenza-Virus in den Epithelzellen der Atemwegsoberfläche. Das Eindringen bleibt nicht unbemerkt und wird aktiv bekämpft.

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg haben nun erstmals den Beitrag der, in den unteren Atemwegen vorkommenden, Typ-2 alveolaren Epithelzellen zur Immunantwort in der Lunge direkt im Gewebe mit Grippe infizierter Mäuse untersucht (mBio 2016; 7(3): e00276-16). Dabei beobachteten sie eine starke und vielfältige Reaktion, teilt das HZI mit.

Wichtige Verbindung zum spezifischen Immunsystem

Früher wurde die Rolle des Epithels auf eine rein mechanische Barrierefunktion reduziert. Arbeiten der vergangenen Jahre haben allerdings gezeigt, dass Epithelzellen der Atemwege und Lunge eine Vielzahl immunologisch bedeutsamer Funktionen aufweisen und eine wichtige Verbindung zum spezifischen, adaptiven Immunsystem darstellen.

"Im Falle der Reaktion von Typ-2 alveolaren Epithelzellen auf das Grippevirus handelt es sich um eine besondere Situation, da es genau diese Zellen zur Vermehrung nutzt", wird Dr. Sabine Stegemann-Koniszewski, Wissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe Immunregulation am HZI und Erstautorin der Studie, in der Mitteilung zitiert.

Allerdings wird dem Virus die Vermehrung nicht leicht gemacht, da die Epithelzellen sich aktiv gegen den Eindringling wehren. "Wir haben beobachtet, dass sie einerseits die Vermehrung des Virus hemmen und andererseits Nachbarzellen vor dessen Eindringen schützen", sagt Professor Dunja Bruder, Leiterin der Arbeitsgruppe am HZI und Professorin für Infektionsimmunologie am Universitätsklinikum der Universität in Magdeburg.

Zellen reagieren auf Botenstoffe

"Darüber hinaus locken sie zusätzliche Immunzellen zum Ort des Geschehens, aktivieren diese und leiten damit weitere Schritte einer effektiven Immunantwort ein." Außerdem konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Typ-2 alveolaren Epithelzellen auf Botenstoffe reagieren, die von anderen Immunzellen als Reaktion auf das Virus ausgesendet werden.

Bisher war die Reaktion dieser Zellen auf Influenzaviren nur in Zellkulturen untersucht worden. "Das hat den entscheidenden Nachteil, dass man das Zusammenspiel mit anderen Zellen in der Lunge nicht sieht", so Bruder. Nun gelang es, die Reaktion der Epithelzellen in vivo zu untersuchen.

Dazu infizierten sie Mäuse mit dem Virus und isolierten Typ-2 alveolare Epithelzellen an drei aufeinanderfolgenden Tagen nach der Infektion. So ließ sich beobachten, wie die Zellen auf das Virus reagierten. "Wir haben eine überraschend starke, schnelle und vielfältige Reaktion beobachtet", sagt Dr. Andreas Jeron, zweiter Hauptautor der Studie.

Die Zellen reagieren schon am ersten Tag nach der Infektion auf das Virus, indem sie verschiedene Gene, die für eine Immunreaktion wichtig sind, aktivieren und mit ihrer Umgebung aktiv kommunizieren, um das Virus zu bekämpfen. Diese Ergebnisse unterstreichen zum einen, dass Typ-2 alveolare Epithelzellen auch während einer Infektion mit Grippeviren weitaus mehr sind, als eine mechanische Barriere.

Zum anderen liefern sie wichtige Erkenntnisse rund um ihren bis jetzt unterbewerteten immunologischen Beitrag zur Virusbekämpfung, heißt es in der Mitteilung. (eb)