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Wie Gladiatoren im alten Rom
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Artikel
vom: 2006-09-28 |
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Forscher aus Berlin haben einen neuen Abwehrmechanismus des menschlichen Körpers entdeckt |
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Mit dieser Strategie des Immunsystems hatte niemand gerechnet. Staunend betrachteten Professor Arturo Zychlinsky und Dr. Volker Brinkmann vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin ihre elektronenmikroskopischen Aufnahmen. Zu sehen war, wie Immunzellen, „neutrophile Granulozyten“, Bakterien bekämpften. „Wir hatten erwartet, dass sie die Keime aufnehmen und abtöten“, sagt Brinkmann. Doch die kleinen Killerzellen gingen völlig anders vor. Sie fingen die Eindringlinge mit Netzen ein, wie manche Gladiatoren im antiken Rom ihre Gegner.
Das Staunen der beiden Forscher hielt an, als sie den neuen Abwehrmechanismus genauer untersuchten. Denn die netzartigen Strukturen bestehen hauptsächlich aus der Erbsubstanz DNS. „Wir konnten zeigen, dass die Granulozyten in entzündetem Gewebe ihr Erbgut tatsächlich gezielt ausschleusen“, erklärt Brinkmann. Die DNS – im Zellkern stark verdrillt und gefaltet – entwirrt sich und bildet Netze. Diesen Fallen, in denen sich Keime verfangen und abgetötet werden, haben die Forscher den englischen Namen „Neutrophil Extracellular Traps“ (NETs) gegeben.
Fallen für Bakterien und Pilze
Richtig überzeugt waren Zychlinsky und Brinkmann zu Beginn allerdings nicht von ihrer Entdeckung. Sollte die menschliche DNS tatsächlich neben ihrer Rolle bei der Vererbung auch zum Schutz vor Infektionen beitragen? „Wir konnten uns einfach nicht vorstellen, dass wir auf einen völlig unbekannten Abwehrmechanismus gestoßen sein sollten“, erinnert sich Brinkmann. Die erste Unsicherheit schwand aber schnell, als sich die gleichen Strukturen in mehr und mehr Präparaten entzündeten Gewebes nach weisen ließen: bei Blinddarmentzündungen, Infektionen mit Bakterien wie Shigellen oder Pilzbefall.
Am Schicksal der Immunzellen ändert der Verlust des Erbguts nichts. „Ihre einzige Aufgabe besteht darin, Keime unschädlich zu machen. Dazu kreisen sie für kurze Zeit im Blut, treten schließlich in das Gewebe über und gehen nach rund einem Tag zugrunde“, erklärt Brinkmann. Zur Zellteilung und damit zur Vermehrung wird die DNS nicht mehr benötigt. An Nachschub besteht kein Mangel: Bei Gesunden bilden sich im Knochenmark pro Minute etwa 100 Millionen neutrophile Granulozyten.
Die Entdeckung der Fangnetze sorgte für viel Aufsehen. Unter anderem, weil sich damit einige bisher rätselhafte medizinische Phänomene erklären lassen: beispielsweise die Bakterien abtötende Wirkung der Histone, bestimmter Strukturkomponenten der DNS. Vor fast 60 Jahren wurde sie entdeckt, doch erst durch ihre Aufgabe in den NETs erschließt sich ihr Sinn (siehe Gafik im Kapitel 1). Mit Hilfe der Netze lässt sich außerdem erklären, warum die freigesetzten, aggressiven Verdauungsenzyme der Granulozyten nur Erreger, nicht aber die umliegenden Zellen angreifen. „Die Eiweiße werden durch die Netze gewissermaßen an der richtigen Stelle gehalten und gelangen daher nicht in das gesunde Gewebe“, erläutert Brinkmann.
Gefährlich für den Körper wird es nur, wenn Bakterien über spezielle Moleküle verfügen, die DNS zersetzen. „Das ist bei manchen Streptokokken-Arten der Fall“, weiß Brinkmann. „Sie verursachen unter anderem Lungenentzündungen. Diese Infektionen sind schwer unter Kontrolle zu bringen.“ Die Keime lösen die Netze mit Hilfe ihrer chemischen Waffen immer wieder auf und heizen so die Infektion neu an.
Das Team um Brinkmann und Zychlinsky ist bereits mit Folgeuntersuchungen beschäftigt. „Dass die DNS aus dem Zellkern stammt, ist sicher“, sagt Brinkmann. „Zurzeit untersuchen wir, wie das Ausschleusen des Erbguts genau funktioniert.“ Außerdem wollen die Forscher wissen, ob möglicherweise die Bildung der Netze bei einzelnen Erbkrankheiten des Immunsystems beeinträchtigt ist. In diesen Fällen sei auch die Entwicklung neuer Behandlungsverfahren denkbar, meint Brinkmann.
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