Dendritische Zellen sind Teil des angeborenen Immunsystems. Sie gehören neben anderen Phagozyten zu den antigenpräsentierenden Zellen und spielen daher bei Infektionen eine Schlüsselrolle für die Auslösung einer zielgerichteten Immunantwort. Um ihre Funktionen bei der Infektionsbekämpfung ausüben zu können, benötigen sie die Anwesenheit des Mikrobioms.
Erst der Einfluss der Mikrobiota versetzt die sogenannten konventionellen dendritischen Zellen (cDC) in die Lage, Immunmechanismen anzukurbeln. Zu diesen Erkenntnissen kamen Wissenschaftler der Universitätsmedizin Berlin, des Berlin Institute of Health {BIH} und des Deutschen Rheuma-Forschungszentrums (DRFZ) Berlin in Zusammenarbeit mit Kollegen in Mainz, Bonn, Hannover und Bern im Rahmen kürzlich durchgeführter Studien.
Das Mikrobiom besiedelt die Grenzflächen von mehrzelligen Organismen. Es bildet ein komplexes Ökosystem und steuert offensichtlich Signalwege, die diverse Bereiche der Wirtsphysiologie sowie die Stärke und Reaktionsfähigkeit des Immunsystems beeinflussen. Die Forscher fanden jetzt heraus, dass bestimmte Signale der Mikrobiota erforderlich sind, um bei Angriffen von Infektionserregern die mononukleären Phagozyten (MPh) zu aktivieren und so eine gezielte Immunantwort zu gewährleisten.Wie die Arbeitsgruppe um Professor Andreas Diefenbach, Direktor des Instituts für Mikrobiologie und Infektionsimmunologie der Charité, Berlin, vermutet, haben sich im Lauf der Evolution durch die ständige Interaktion des Körpers mit den kommensalen Mikroorganismen Signalnetzwerke etabliert, die den Organismus schützen. Fehlt das Mikrobiom jedoch, unterbleibt die Freisetzung entscheidender Signalstoffe ebenso wie die Aktivierung wichtiger Immunzellen. Damit fehlt gewissermaßen der Antrieb für eine zielgerichtete Immunantwort, so die Wissenschaftler in einer Pressemitteilung. Dies untermauern Experimente, die zeigen, dass beispielsweise MPh und Mikroglia von keimfreien Mäusen nicht in der Lage sind, bei entsprechender Stimulation notwendige Zytokine und Chemokine zu produzieren. Dadurch sind diese Tiere anfälliger für Virusinfektionen.

 

Dendritische Zellen stehen unter dem modulierenden Einfluss des Mikrobioms

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Regulatorischer Einfluss auf Zytokinsignale

Dendritische Zellen besitzen zahlreiche Rezeptoren, mit denen sie das Muster angreifender Erreger rasch erkennen können. Als Reaktion auf die Invasoren setzen sie Zytokine frei, die wiederum weitere Immunzellen an den Ort des Infektionsgeschehens locken. Darüber hinaus phagozytieren cDC pathogene Keime, prozessieren sie, um die antigenen Bruchstücke der Erreger anschließend an der Zelloberfläche den T-Zellen des adaptiven Immunsystems zu präsentieren. Dadurch werden diese aktiviert und in der Folge eine zielgerichtete Immunantwort induziert. Genau diese Prozesse entfallen unter keimfreien Bedingungen. Wie das Studienteam herausfand, erhalten die dendritischen Zellen in ihrem Basiszustand, das heißt, wenn noch keine Infektion vorliegt, infolge einer kontinuierlichen Interaktion Signale des Mikrobioms, die sie in einen Zustand der Antwortbereitschaft versetzen.
Diefenbach und sein Team untersuchten in ihrer aktuellen Studie die näheren Zusammenhänge dieser Vorgänge und stellten fest, dass die cDC im Grundzustand ein permanentes Typ-I-Interferon-Signal (IFN-I) erhalten, das von der Mikrobiota reguliert wird. Zytokine wie das IFN-I haben für die antivirale Abwehr eine große Bedeutung. Diefenbach erläuterte: „Über die Rolle von IFN-I im Basiszustand wusste man bisher wenig. cDC, die ein solches IFN-I-Signal im Basiszustand nicht erhalten, können ihre physiologischen Funktionen in der Abwehr von Krankheitserregern nicht wahrnehmen.“ Aus den Studienergebnissen, die molekulargenetische Befunde beinhalten, ließe sich nun der Schluss ziehen, dass das Mikrobiom die Fitness des menschlichen Immunsystems trainiert, indem es dieses in einem Zustand der Antwortbereitschaft hält, um schnellstmöglich auf Krankheitserreger reagieren zu können, so die Erklärung der Forscher in der Pressemitteilung.

Dr. Dagmar van Thiel

Quelle: Schaupp L et al. Microbiotainduced type | interferons instruct a poised basal state of dendritic cells. Cell 2020;181 (5): 1080-1096. doi:10.1016/j.cell.2020.04.022.

PK 6/2021