Programmierter Zelltod Killer-Eiweiße steuern Immunantwort

Der Körper hat eine sehr wirksame Methode, um überflüssige Zellen loszuwerden: den programmierten Zelltod. Jetzt haben US-Forscher herausgefunden, dass die Eiweiße, die diesen Mechanismus steuern, auch bei der Immunantwort eine wichtige Rolle spielen.

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Jede Sekunde sterben in unserem Körper mehrere Millionen Zellen. Das ist jedoch nichts, worüber wir uns sorgen müssten. Der programmierte Zelltod ist eine Methode des Körpers, überflüssige oder kranke Zellen loszuwerden. Wissenschaftler weltweit arbeiten daran, die genauen Mechanismen des Zelltods, auch Apoptose genannt, aufzuschlüsseln. Ihre Hoffnung: neue Therapien gegen Krebs oder Alzheimer zu entwickeln. Denn bei diesen Krankheiten stimmt die Balance zwischen neu gebildeten und absterbenden Zellen nicht: Sterben zu wenig Zellen, kann Krebs die Folge sein, sterben zu viele Zellen, drohen degenerative Krankheiten wie Alzheimer.

Jetzt hat ein Forscherteam um Russell Jones und Craig Thompson von der University of Pennsylvania herausgefunden, dass jene Eiweiße, die den Zelltod steuern, auch eine Rolle bei der Reifung und Teilung von Immunzellen spielen. Es sind vor allem die Eiweiße Bax und Bak, die dafür verantwortlich sind, ob eine Zelle stirbt oder nicht. Fehlen die Eiweiße, ist die Balance gestört - die kranke Zelle lebt weiter, auch wenn sie normalerweise absterben müsste.

Balance zwischen Leben und Tod

Doch auch bei der Gesundheitspolizei des Körpers, der Immunabwehr, scheinen diese Eiweiße wichtig zu sein, schreiben die Forscher im Fachblatt "Immunity" (Online-Vorabveröffentlichung). Bisher war allerdings nicht bekannt, warum Immunzellen, denen diese Schlüsseleiweiße fehlen, unfähig sind, den Körper und die Zellen vor krankmachenden Eindringlingen zu schützen. "Wir sagen, es ist der gleiche Mechanismus", erklärte Thompson, "der Einfluss der Eiweiße Bax und Bak auf die intrazellulären Membranen ist die Grundlage beider Abläufe".

Docken an der Oberfläche von Immunzellen, den Lymphozyten, Krankheitserreger an, aktivieren diese eine Kette von Reaktionen, die dafür sorgen, dass die Abwehrzelle wächst und sich teilt. Kalzium spielt in dieser Signalkette eine wichtige Rolle. Fehlten in den Immunzellen die Eiweiße Bax und Bak, wurde der Kalzium-Signalweg unterbrochen, die Energieproduktion in den Mitochondrien war gestört. Das ist problematisch, denn die Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle, die die Energie aus der Nahrung in eine für den Körper verwertbare Form umwandeln.

In ihrer Untersuchung beobachteten Jones und Thompson jetzt erstmals, was mit den Immunzellen passiert, wenn die Zellkraftwerke nicht ordentlich arbeiten. Denn dann wird auch ein entscheidendes Nebenprodukt der Energieproduktion, ROS (reactive oxygen species), nicht hergestellt. Weil aber ROS der Zelle den Befehl zur Zellteilung gibt, findet ohne ROS keine Zellteilung statt. Gaben die Forscher Bax hinzu, erhöhte dies die Energieproduktion in den Zellen wieder und regte die Zellteilung an. "Wir glauben, dass das die Basis für alle Zellteilungen ist", sagte Thompson.

Trainieren gegen den Zelltod

Die Ergebnisse stützen die Hypothese, dass die Stoffwechselaktivitäten der Zelle direkt die Lebens- und Todesentscheidungen in der Zelle steuern. "Das ist ein interessantes Ergebnis", sagte Thomas Höger, Geschäftsführer des Heidelberger Biotech-Unternehmens Apogenix SPIEGEL ONLINE. Dies würde auch die Vermutung bestätigen, dass Gehirntraining im hohen Alter tatsächlich nützt. Man fordere die Nervenzellen und bewahre sie so vor dem Absterben.

Högers Unternehmen forscht an neuen Medikamenten gegen Krebs, Herzinfarkt und Schlaganfall, die gezielt Apoptose auslösen oder hemmen sollen. Er und viele seiner Kollegen vermuteten schon lange, dass die Zelltodmechanismen auch bei der Immunabwehr eine Rolle spielen. Bewiesen war das bisher allerdings nicht. Das gelang Jones und Thompson jetzt erstmals.

Die Immunabwehr des Körpers ist bei einer medizinischen Therapie nicht zu unterschätzen. Schwere Nebenwirkungen, wie sie beispielsweise bei einer klinischen Studie im März 2006 in London auftraten, ließen damals sechs gesunde Männer lebensbedrohlich erkranken. Die Testteilnehmer hatten spezielle Antikörper als Medikament erhalten.

Gefährliches Spiel mit Immunzellen

Damit so etwas nicht passiert, wählen die Heidelberger Forscher einen anderen Weg: Ihre Medikamente kommen dem Immunsystem gleich gar nicht in die Quere. Höger und seine Kollegen verwenden humane Eiweiße als Medikamentenkandidaten und testen vorher an Immunzellen, ob eine Immunreaktion ausgelöst wird oder nicht. Nur wenn eine Immunreaktion ausgeschlossen ist, arbeiten die Forscher mit einer Substanz weiter.

Chemotherapeutika zur Behandlung von Krebs wirken fast alle über die Auslösung von Apoptose, sagt Höger. Sie schädigen die Erbsubstanz DNA, die Zelle registriert das und löst die Apoptose aus. "Allerdings weisen viele Krebszellen Defekte in der Apoptose-Regulation auf, was die Resistenz gegenüber den Chemotherapeutika erklärt", sagt Höger.

Substanzen, die unmittelbar auf die Apoptose Einfluss nehmen, befinden sich weltweit in der klinischen Entwicklung. Mit den Erkenntnissen der US-Wissenschaftler ist es nun möglich, die Wirkmechanismen der Apoptose besser zu verstehen. Die Ergebnisse könnten damit auch bei der Entwicklung neuer Medikamente nutzen, die diese Mechanismen gezielt für die Tumor- oder Alzheimertherapie einsetzen.



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