Salmonellen: System verteidigt „eiserne Reserve“

21. Juli 2015
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Das Zusammenspiel der Proteine IRP und IRE schützt gesunde Zellen vor einem „Eisenklau“ durch Salmonellen. Dies zeigt ein Mausmodell, in dem das Verteidigungssystem in den Makrophagen ausgeschaltet wurde. Diese Erkenntnis könnte Ansätze für neue Entzündungshemmer bieten.

Heidelberger Wissenschaftler entdeckten, dass Proteine, die den intrazellulären Eisenspiegel kontrollieren, die Wirtszelle vor Eisen-Diebstahl eines Krankheitserregers schützen können. Die Proteine bilden zusammen ein System zur Verteidigung der eisernen Reserve, das Wissenschaftler als IRP/IRE (iron regulatory protein/iron responsive element) bezeichnen.

Mäuse ohne IRP/IRE starben nach Salmonellen-Infektion

„Wir zeigen hier, dass zwei wichtige Körpersysteme, die bislang isoliert betrachtet wurden, funktionell zusammenspielen: das angeborene Immunsystem und der Eisenstoffwechsel“, sagt Matthias Hentze, Direktor am European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg. Die Forscher untersuchten, wie Mäuse mit funktionierendem oder aber defektem Eisen-Kontrollsystem auf Salmonellen-Infektionen reagierten. Bei einer Gruppe der Tiere hatten die Forscher das IRP/IRE System in den Makrophagen ausgeschaltet. Diesen Mäusen ging es gut, solange sie nicht infiziert waren. Nach Salmonellen-Infektion starben sie jedoch. Daraus schlussfolgern die Wissenschaftler, dass das Eisen-Kontrollystem für diese speziellen Abwehrzellen unverzichtbar ist, um die Infektion zu bekämpfen.

Verteidigungssystem noch nicht verständlich

„Eindringenden Mikroorganismen das lebenswichtige Eisen vorzuenthalten, gehört zur angeborenen Verteidigungsstrategie des Körpers gegen Krankheiterreger“, sagt Bruno Galy vom Deutschen Krebsforschungszentrum. „Wir haben nun gezeigt, dass das IRP/IRE-System die Grundlage dieser Verteidigung darstellt.“

Die Forscher verstehen derzeit noch nicht im Detail, wie das IRP/IRE-System den Makrophagen dabei hilft, die Salmonellen zu vernichten. Sie haben die Theorie, dass die IRP-Proteine den Makrophagen dabei helfen, das Eiweiß Lipocalin 2 zu produzieren, das die Eisenaufnahme der Bakterien blockiert. Eine andere Möglichkeit wäre, dass das IRP/IRE-System die Produktion von Ferritin unterdrückt. Eindringende Bakterien können diese Speicher plündern. Je mehr Ferritin die Zelle produziert, desto größere Eisen-Vorräte finden die Bakterien darin vor.

Beeinflusst die Protein-Kombo auch Entzündungen?

Die Forscher um Bruno Galy wollen nun untersuchen, ob das IRP/IRE-System auch bei Infektionen mit anderen Bakterien, Viren oder Parasiten eine Rolle spielt. Außerdem wollen sie herausfinden, ob auch Entzündungen durch das IRP/IRE System beeinflusst werden. Diese spezielle Form der Immunreaktion trägt zum Fortschreiten von Krankheiten wie Krebs oder Arteriosklerose bei. Daher suchen Wissenschaftler nach den zugrundeliegenden Mechanismen, um neue Entzündungshemmer zu entwickeln.

Originalpublikation:

Iron Regulatory Proteins Mediate Host Resistance to Salmonella Infection
Matthias Hentze et al.; Science Direct, doi:10.1016/j.chom.2015.06.017; 2015

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