So schützt sich das Immunsystem vor Überreaktionen

Wie das Immunsystem sich vor Überreaktion schützt

T-Zellen, oder genauer gesagt T-Lymphozyten, gehören zu den weißen Blutzellen. Sie bilden einen entscheidenden Teil der erworbenen Immunabwehr des Körpers. Doch auch unter den T-Zellen gibt es viele unterschiedliche Gruppierungen und jede Art hat eine Aufgabe zu erfüllen. Ein amerikanisches Forschungsteam fand nun heraus, wie ein gesundes Immunsystem sicherstellt, dass es nicht zu überschießenden Immunreaktionen und starken Entzündungsreaktionen im Körper kommt.

Forschende des La Jolla Institute for Immunology (LJI) in Kalifornien (USA) zeigten im Rahmen einer aktuellen Studie, wie sich das adaptive Immunsystem reguliert und sich so vor Überreaktionen schützt. Eine wichtige Rolle spielen demnach eine Untergruppe von T-Zellen, die sogenannten Tregs (CD4-Lymphozyten), die bei Infektionen frühzeitig in Aktion treten. Sie verhindern, dass die als Killerzellen bekannten CD8-Lymphozyten bei der Bekämpfung von Krankheitserregern zu viele gesunde Zellen schädigen. Die Ergebnisse werden am 25. Februar 2022 in dem renommierten Fachjournal „PNAS“ vorgestellt.

Welche Rolle spielen Tregs in unserem Immunsystem?

Die Arbeitsgruppe dokumentierte erstmals, wie diese Tregs entstehen, welche Aufgabe sie erfüllen und warum diese bislang wenig beachtete Untergruppe der T-Zellen so wichtig für unser Immunsystem ist. Aus Sicht der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler leistet die Arbeit einen entscheidenden Beitrag für das Verständnis unserer Immunabwehr.

„Diese Arbeit zeigt, wie das Immunsystem diese bemerkenswerte Methode entwickelt hat, um den Wirt schnell vor akuten Entzündungen zu schützen“, erläutert Forschungsleiter Professor Dr. Stephen Schoenberger.

Die Erkenntnisse bauen auf einer vorherigen Studie des Teams auf, die im Jahr 2020 in dem Fachjournal „Cell Reports“ veröffentlicht wurde. Laut den Forschenden wurde in dieser Arbeit erstmals gezeigt, welche Rolle Tregs in unserem Immunsystem spielen.

Tregs halten Killerzellen im Zaum

Die Kernerkenntnis der Studie war, dass sich nach einer Infektion mit bakteriellen Erregern vom Typ Listeria monocytogenes etwa 20 bis 40 Prozent der CD4+ T-Zellen rasch in Tregs umwandeln. Diese umgewandelten Immunzellen regulieren dann die Ausbreitung der T-Killerzellen und vermindern so die Schäden an gesundem Gewebe.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen konnte das Team nun das Wissen über Tregs und deren Funktionen erweitern. In der aktuellen Studie zeigten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, dass die Tregs, die zu Beginn einer Infektion auftreten, nur die erste Welle der Immunreaktion sind.

Der Mythos von faulen Tregs

„In der Literatur heißt es, dass Tregs in der Frühphase einer Infektion im Grunde nur herumsitzen und nichts tun, um später die Immunantwort abzuschalten“, berichtet Studienerstautor Dr. Joseph Dolina. Stattdessen sei ihre Bedeutung umfassender, als bislang gedacht.

Krieg der Immunzellen

Laut der Studie komme es durchschnittlich am siebten Tag nach Beginn einer Infektion zu einer zweiten Welle von Tregs, die dann die erste Gruppe ablösen. Die zweite Gruppe habe eine völlig andere Aufgabe: die Bekämpfung der Killerzellen.

Innerhalb der Tregs gibt es zwei Untergruppen

„Die Treg-Population ist heterogen, das heißt die erste und die zweite Welle stellen unterschiedliche Populationen dar, und es gibt separate Untergruppen, die für bestimmte Aufgaben geschaffen wurden“, so Dolina.

Während die erste Gruppe der Tregs sofort in Aktion tritt, um die Reaktion der Killerzellen in die richtige Bahn zu lenken, schreitet die zweite Gruppe der Tregs erst zur Tat über, wenn die Killerzellen ihre Arbeit verrichtet haben, um diese dann unschädlich zu machen.

Adenosin als Schlüsselelement

Zudem fand die Arbeitsgruppe heraus, dass das Nukleotid Adenosin eine Schlüsselrolle in dem Wechselspiel zwischen Tregs und Killerzellen übernimmt. Wenn Killerzellen eine infizierte (oder gesunde) Zelle angreifen, wird diese zerstört. Zurück bleibt das Adenosin als „Trümmer“ der Zellen.

Die Tregs der ersten Welle deuten das freiliegende Adenosin als eine Art Gefahrensignal. Sie sammeln die Adenosin-Trümmer auf und setzen sie gegen die Killerzellen ein, indem sie das Adenosin gezielt in Wolken freigeben. Dieses bindet sich an die Killerzellen und hemmt so ihre Fähigkeit, Gewebe zu schädigen.

Der Tanz der Immunzellen

Im Gegensatz bildet die zweite Welle der Tregs aus dem Adenosin ein Molekül namens cAMP, welches gezielt an einzelne Killerzellen in der Nähe abgeben wird und diese „abschaltet“. Die Forschenden beschreiben den Prozess als komplizierten „Tanz zwischen Tregs und CD8+ T-Zellen“.

Je mehr die Killerzellen kaputt machen, desto mehr Adenosin liegt frei und desto mehr werden die Killerzeller durch die Tregs reguliert. Die Arbeitsgruppe sieht darin „verschiedene Wege zur Beschleunigung und Verlangsamung der Immunreaktion“.

Inwieweit dieser Prozess für Therapien nutzbar gemacht werden kann und welche Einflüsse die Tregs auf andere Immunzellen wie beispielsweise Makrophagen haben, muss in kommenden Studien untersucht werden. (vb)