Immuntoleranz: Verweilzeit bestimmt Loyalität

6. Oktober 2014
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Das Immunsystem verhält sich gegenüber den Körperzellen loyal. Wie dies geschieht, ist nicht vollständig verstanden. Forscher haben nun entdeckt, dass das Immunsystem einen molekularen biologischen Zeitmesser nutzt, um intolerante T-Zellen während ihrer Entwicklung auszusondern.

Ein funktionierendes Immunsystem verhält sich gegenüber dem körpereigenen Gewebe tolerant. Zeigen Immunzellen während ihrer Reifung eine starke Reaktion gegen köpereigene Substanzen, werden sie sofort angegriffen und eliminiert. Wie dies geschieht, ist ein fundamentales Thema der Immunologieforschung. Überleben intolerante T-Zellen irrtümlicherweise die Selektion, kann das zu einer Autoimmunkrankheit wie MS (Multiple Sklerose), Diabetes oder rheumatoider Arthritis führen.

Selbsttoleranz beruht auf negativer Selektion

Aufschluss darüber, wie sich immunologische Selbsttoleranz entwickelt, liefert nun eine Studie von der Forschungsgruppe um den Immunologen Prof. Dr. Ed Palmer und den Erstautor Ondrej Stepanek vom Departement Biomedizin des Universitätsspitals und der Universität Basel zusammen mit Forschenden aus Cambridge (USA) und Cardiff (UK).

Während ihrer Entwicklung durchlaufen die T-Zellen in der Thymusdrüse verschiedene Tests, bei denen die Antigenrezeptoren der T-Zelle an körpereigene Moleküle binden müssen. Fällt diese Bindung zu stark aus, könnte eine reifende T-Zelle schließlich eine Autoimmunkrankheit hervorrufen. In diesen Fällen wird eine negative Selektion ausgelöst, und die Zelle stirbt ab. Den Reifungsprozess setzen nur T-Zellen fort, die sich gegenüber dem eigenen Körper loyal zeigen. Sie werden positiv selektiert und bekämpfen später fremde Erreger.

Verweilzeit liefert entscheidenden Hinweis

Die negative Selektion von heranreifenden T-Zellen ist für das Funktionieren des Immunsystems unerlässlich. In der aktuellen Studie beschreiben die Autoren den Mechanismus, der diese Auswahl steuert. Auf Grundlage eigener Experimente entwickelten sie ein mathematisches Modell, das die molekularen Vorgänge hinter der negativen Selektion beschreibt. Im Mittelpunkt steht dabei die Verweilzeit, während der eine reifende T-Zelle an ein Körpermolekül bindet. Sie wird über einen molekularbiologischen Chronometer gemessen. Beträgt sie über vier Sekunden, wird die heranwachsende T-Zelle durch den programmierten Zelltod eliminiert. Bei Verweilzeiten unter vier Sekunden werden die Zellen weiterentwickelt, denn sie haben die Loyalitätsprüfung bestanden.

Originalpublikation:

Coreceptor Scanning by the T Cell Receptor Provides a Mechanism for T Cell Tolerance
Ondrej Stepanek et al.; Cell, doi: 10.1016/j.cell.2014.08.042; 2014

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