Makrophagen im Zielgebiet: Jederzeit einsatzbereit

12. August 2016
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Ob Makrophagen ihre schützende Funktion bereits im Embryonalstadium oder erst am betroffenen Zellgewebe entwickeln war bisher unklar. Anhand der Analyse einzelner Zellen wurde nun deutlich, dass die Riesenfresszellen ihr organabhängiges Schutzprogramm erst am Einsatzort aktivieren.

Makrophagen stellen eine erste Abwehrlinie des Immunsystems dar. Forscher des Exzellenzclusters ImmunoSensation der Universität Bonn und des Deutschen Zentrum für neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) konnten nun zeigen, dass diese Zellen in ihrer Entwicklung erst einsatzbereit sind, wenn sie ihr Einsatzgebiet, also ihr Zielgewebe, erreicht haben.

Dr. Marc Beyer und Prof. Dr. Joachim Schultze vom LIMES-Institut der Universität Bonn arbeiteten für die Ergebnisse mit den Gruppen von Dr. Frederic Geissmann, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York und Dr. Christoph Bock vom Forschungszentrum für Molekulare Medizin (CeMM), zusammen.

Ausgewachsene Makrophagen am effektivsten

Der Ursprung der Makrophagen in der Embryonalentwicklung liegt im Dottersack und der fötalen Leber. Von hier wandern sie in die Blutgefäße und schließlich in Organe, in denen sie dann Krankheitserreger suchen, identifizieren und fressen.

Ihre Aufgaben können Makrophagen am besten im ausgewachsenen Zustand im jeweiligen Organ ausführen.

Analyse einzelner Zellen

Bisher war die Frage offen, ob die Makrophagen erst im betroffenen Gewebe diesen Entwicklungsschritt durchlaufen oder ob während der Embryonalentwicklung für jedes Gewebe unterschiedliche Makrophagen-Typen vorgesehen sind.

Beyer und Schultze sind dieser Frage nun mit einer neuartigen Methode, dem Single Cell RNA Sequencing, nachgegangen. Die Untersuchung der RNA-Information jeder einzelnen Zelle ist dabei sehr aufwendig und erforderte viel Expertise.

„Die Analyse von einzelnen Zellen hat gegenüber der Auswertung einer ganzen Zellpopulation den großen Vorteil, dass auch kleinste Unterschiede entdeckt werden können“, so Beyer. Für die Studie wurde die RNA von über 500 einzelnen Zellen analysiert.

Erst am Einsatzort bereit

Mithilfe der Methode konnte gezeigt werden, dass sich Makrophagen erst im Zielgewebe vollständig entwickeln und einsatzbereit sind. Vorläuferzellen der ausgewachsenen Makrophagen besitzen bereits das nötige Entwicklungsprogramm. Dieses wird aber erst im betreffenden Organ angeschaltet und für jedes Organ wird dabei ein ganz spezifisches Programm aktiviert.

„Durch die gewonnenen Erkenntnisse können zukünftig auch Fragen zur Entstehung von Organen besser beantwortet werden. Makrophagen scheinen hier eine wichtige Rolle zu spielen, da sie bereits frühzeitig in ihrer Vorläuferform Organe in der Embryonalentwicklung besiedeln“, sagt Schultze. Die Analyse der Erbsubstanz einzelner Zellen unter verschiedenen Bedingungen kann hierbei einen wichtigen Beitrag leisten.

Originalpublikation:

Specification of tissue-resident macrophages during organogenesis
Elvira Mass et al.; Science, doi: 10.1126/science.aaf4238; 2016

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1 Kommentar:

Wirtschaftswissenschaftler

Leider wird immer wieder vergessen der erhöhte O2 Bedarf, der oxidative Burst sowie ROS (Reaktiv Oxygen Spezies) welcher benötigt wird damit die Makropahgen und NK (Natürliche Killerzellen) ihre Arbeit wie z. B. Phagozytose verrichten können. Des Weiteren stagniert Wundheilung und Regeneration bei O2-Partildrücken kleiner 30 mmmHg. Dieser um das zigfache erhöhte SaO2 Bedarf ist eben teilweise durch den altersphysiologischen O2 Abfall ohne supportive O2 Gabe aber nicht zuerzielen da durch den kroghschen Zylinder weiter entfernte Zellen nicht optimal versorgt werden. Diese kann aber erreicht werden z. B. durch topische und perorale O2 Gabe (vgl. Nutzen der topischen Sauerstofftherapie bei chronischen Wunden Dr.Thomas Wild, Dr.Thomas Eberlein, der Medizinerr, 2010). Also was helfen uns diese interresanten Erkenntnisse wenn wir im Alltag schon das profane Wissen nicht berücksichtigen…

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