Die coolsten Zellen im ganzen Immunsystem sind … MAKROPHAGEN

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Nach einer Menge Blogs über das Leben als Wissenschaftler und die aktuellen Nachrichten aus der Wissenschaft, ist es Zeit, wieder mehr über die Grundlagen der Immunbiologie zu schreiben. Und wie ginge das besser als mit 10 Gründen, warum ich glaube, Makrophagen sind die besten Zellen überhaupt?

  1. Makrophagen sind allgegenwärtig – wie jeder guter Rockstar. Sie sind in jedem Gewebe des Körpers zu finden – in der Haut, Leber, Herz, Lunge und im Gehirn. Da Makrophagen zur ersten Verteidigungslinie gegen Krankheitserreger gehören, ist es entscheidend, dass sie in allen Geweben vorhanden sind, um die Organe auf mögliche Infektionen hin zu patrouillieren.
  1. Makrophage ist nicht gleich Makrophage. Klar, ihre Hauptaufgabe ist es, das Gewebe in dem sie sich befinden vor Infektionen zu schützen. Davon abgesehen sind die Zellen aber in jedem Organ verschieden.
  1. Makrophagen haben gewebespezifische Funktionen. Gehirn-Makrophagen, auch als Mikroglia bezeichnet, bilden z.B. Verbindungen mit Neuronen um ständig überprüfen zu können, ob die Neuronen glücklich sind. Wenn diese Verbindung unterbrochen wird, beispielsweise aufgrund einer Verletzung oder durch Degeneration (wie bei Alzheimer) werden Mikroglia aktiviert. Dieser Vorgang unterscheidet sich stark von den anderen Organen, in denen die Zellen aufgrund erhaltener Reize aktiviert werden und nicht durch deren Verlust.
  1. Makrophagen haben ein tolles Leben – alles was sie tun ist essen! Makrophage bedeutet sogar Großer Esser in Griechisch!
  1. Makrophagen fressen tote Zellen, und spielen daher eine große Rolle in der Wundheilung. Sie vernichten das beschädigte Gewebe und produzieren Faktoren, die die Bildung von neuen Blutgefäßen anregt. Weiterhin bilden Makrophagen eine neue extrazelluläre Matrix, auf der das Gewebe wieder neu wachsen kann. Cooler noch als Wundheilung ist die Entdeckung, dass Makrophagen für das Nachwachsen von Gliedmaßen bei Salamandern wichtig sind. Forscher fanden heraus, dass das Entfernen von Makrophagen aus dem Tier die Gliedmaßenregeneration verhindert und die Tiere stattdessen eine Narbe bilden.
  1. Hauptsächlich fressen Makrophagen Krankheitserreger. Einmal durch die Makrophagen aufgenommen, wird der Eindringling in kleine Stücke, auch Peptide genannt, zerlegt. Diese Peptide werden dann auf der Oberfläche der Zelle präsentiert um den zweiten Arm des Immunsystems zu aktivieren – das adaptive Immunsystem. Makrophagen sind also Teamplayer! Und wer mag schon keine Teamplayer?
  1. Adaptive Immunzellen, zu denen sowohl T- als auch B-Zellen zählen, tragen hochspezialisierte Rezeptoren auf ihrer Oberfläche. Diese Rezeptoren können ein Stück von einem bestimmten Krankheitserreger erkennen, der Antigen genannt wird. Wenn die Zellen ihr Antigen erkennen, werden sie aktiviert und vervielfältigen sich um den Erreger wirkungsvoll anzugreifen zu können. Das ist super. Hat aber auch Einschränkungen – da jede Zelle nur ein Stück eines Erregers erkennen kann. Makrophagen sind vielfältiger – sie tragen sogenannte Mustererkennungsrezeptoren (Pattern Recognition Receptors), die Moleküle erkennen, die häufig auf vielen verschiedenen Bakterien oder Viren gefunden werden. Was Makrophagen zur perfekten erste Verteidigungslinie macht. Wenn ich zwischen einer Makrophage oder einer T-Zelle wählen müsste, würde ich lieber eine Makrophage nehmen um meine Chancen zu erhöhen, den Eindringling zu erkennen!
  1. Makrophagen strengen sich immer an – wenn auch manchmal ohne Erfolg. Ein solcher Fall ist das Tuberkulose Bakterium, das Makrophagen infiziert und danach in den Zellen lebt. Sobald nicht-infizierte Makrophagen eine infizierte Makrophage bemerken schirmen sie diese ab, um den Eindringling einzugrenzen. Sie bilden eine organisierte Struktur von Makrophagen und anderen Immunzellen um die infizierte Zelle, ein sogenanntes Granuloma. Während die Idee des Abschirmens und damit die Verhinderung der Ausbreitung der Bakterien gut ist, verhindert es, dass die Makrophagen, die Bakterien fressen und das adaptiven Immunsystems aktivieren. Interessanterweise, ist die Mitte des Granuloms eine Riesen-Zelle, die durch ein Makrophage mit mehreren Zellkernen gebildet wird. In dieser Zelle hat sich die DNA verdoppelt, die Zelle dann aber nicht geteilt. Diese Riesenzellen sind Großproduzenten von Zytokinen und können viel länger als normale Makrophagen leben.
  1. Einige Makrophagen-Populationen sind in unserem Körper seit wir geboren wurden! Forscher haben gezeigt, dass Mikroglia in das sich entwickelnde Gehirn eines Fötus einwandern und das diese Population an Zellen sich das ganze Leben lang selbst erhält und erneuert. So, während diese Zellen keine Stammzellen sind, schaffen sie es doch, funktionierende Makrophagen für ein ganzes Leben bereit zustellen!
  1. Aber nicht alle Gewebe-Makrophagen stammen aus der Zeit vor der Geburt. Im Darm, werden Makrophagen alle 2-3 Wochen durch Monozyten aus dem Blut ersetzt.  Für eine lange Zeit haben Forscher gedacht dass alle Gewebe-Makrophagen aus Monozyten im Blut hervorgehen. Während dies für Gewebe wie das Gehirn widerlegt wurde (siehe Punkt 9), verzeichnen die meisten Gewebe einen Zustrom von Monozyten während einer Infektion. Monozyten differenzieren dann zu Makrophagen um dabei zu helfen den Erreger zu töten. Interessanterweise können differenzierte Monozyten nicht von Gewebe-Makrophagen unterschieden werden. Wenn wir also eine Makrophagen im Gewebe sehen, können wir keine Rückschlüsse darüber ziehen, wo die Zelle entstanden ist! Zwar ist dies ein sehr interessantes Thema, das zeigt, dass die gewebespezifischen Unterschiede zwischen Makrophagen von Faktoren im jeweiligem Gewebe abhängen, es ist aber auch frustrierend, wenn man versucht Makrophagenentwicklung zu studieren!

Seid ihr überzeugt dass Makrophagen fantastisch sind? Nein? Dann schickt uns doch 10 Gründe, warum eure Lieblings-Zellen besser sind!

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