Frühe Immunzellen aktiver als vermutet

Auch vermeintlich funktional unreife Zellen des Immunsystems von Kindern können eine Immunreaktion auslösen, wie LMU-Wissenschaftler berichten. Diese Erkenntnis könnte dazu beitragen, Impfungen zu verbessern.

Dendritische Zellen sind wichtige Elemente des angeborenen Immunsystems, das als erster Schutzwall des Körpers vor Infektionen und Tumoren dient. Ihre Aufgabe ist es, T-Zellen der spezifischen Immunabwehr durch die Präsentation körperfremder Moleküle – sogenannter Antigene – zu aktivieren. Neugeborene und Kinder besitzen weniger dendritische Zellen als Erwachsene, zudem bilden die frühen dendritischen Zellen geringere Mengen antigenpräsentierender Komplexe. Deshalb nahmen Wissenschaftler bisher an, dass deren Zellen funktionell unreif sind. Ein Team um Barbara Schraml vom Biomedizinischen Centrum der LMU hat nun in Mäusen das Gegenteil bewiesen. Die Forscher zeigen, dass frühe dendritische Zellen zwar andere Eigenschaften besitzen als diejenigen erwachsener Tiere, aber durchaus eine Immunreaktion auslösen können. Ihre Ergebnisse könnten helfen, Impfungen bei Kindern effektiver zu machen.

Die Wissenschaftler untersuchten in Mäusen mithilfe fluoreszierender Marker die Herkunft und die Eigenschaften dendritischer Zellen im Neugeborenen- und Jugendalter und verglichen sie mit denen erwachsener Mäuse. Dabei fanden sie, dass die Zellen je nach Alter aus unterschiedlichen Quellen stammen: Bei Neugeborenen stammen sie von Vorläuferzellen aus der fötalen Leber ab und werden dann mit zunehmendem Alter durch Zellen aus myeloiden Stammzellen des Knochenmarks ersetzt. „Unsere Untersuchungen zeigen aber, dass entgegen ursprünglicher Annahmen ein bestimmter Subtyp der dendritischen Zellen – sogenannte cDC2-Zellen – auch im frühen Alter T-Zellen aktivieren und entzündungsfördernde Zytokine produzieren kann, also eine Immunreaktion auslöst“, sagt Schraml.

Dennoch unterscheiden sich die frühen cDC2 Zellen funktionell von denjenigen erwachsener Tiere: Wie die Wissenschaftler nachwiesen, gibt es jeweils spezifische Muster der Genaktivität. Diese werden dadurch hervorgerufen, dass die Zellen altersabhängig auf Botenstoffe des Immunsystems reagieren. „Unter anderem sind Rezeptoren zur Erkennung von Pathogenen unterschiedlich exprimiert“, sagt Schraml. „Überraschend war für uns auch, dass die jungen dendritischen Zellen einen bestimmten Subtyp der T-Zellen stärker aktivieren können, der unter anderem mit der Entstehung von Entzündungen in Verbindung gebracht wird.“

Diese Ergebnisse tragen nach Ansicht der Wissenschaftler zu einem grundlegend besseren Verständnis der dendritischen Zellen bei. Dies könnte auch dazu medizinische Bedeutung haben: Das Immunsystem von Neugeborenen unterscheidet sich sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen von dem Erwachsener, was zu einer schwächeren Immunantwort im frühen Leben führt. „Unsere Daten implizieren, dass man beispielsweise durch Anpassung an die spezifischen Eigenschaften von dendritischen Zellen im Kindesalter möglicherweise Impfungen verbessern könnte“, blickt Schraml in die Zukunft.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Univ. Prof. Dr. Barbara Schraml
Biomedizinisches Centrum
Walter-Brendel-Zentrum für Experimentelle Medizin
Tel: +49 (0)89 2180 71517
barbara.schraml@med.uni-muenchen.de
www.schraml-lab.de

Originalpublikation:

Environmental signals rather than layered ontogeny imprint the function of type 2 conventional dendritic cells in young and adult mice
Nikos E. Papaioannou, Natallia Salei, Stephan Rambichler, Kaushikk Ravi, Jelena Popovic, Vanessa Küntzel, Christian H. K. Lehmann, Remi Fiancette, Johanna Salvermoser, Dominika W. Gajdasik, Ramona Mettler, Denise Messerer, Joana Carrelha, Caspar Ohnmacht, Dirk Haller, Ralf Stumm, Tobias Straub, Sten Eirik W. Jacobsen, Christian Schulz, David R. Withers, Gunnar Schotta, Diana Dudziak & Barbara U. Schraml
Nature Communications 2021
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20659-2

https://www.uni-muenchen.de/forschung/news/2021/schraml_jungedendriten.html