Infektionen können die Entwicklung von Immunzellen im Knochenmark beeinflussen

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Während einer Infektion produzieren die ersten Immunzellen vor Ort  Botenstoffe um mehr Immunzellen anzulocken. Sie rufen um Hilfe – ein wichtiges Prinzip in der Immunologie. Aber nicht nur das, die Zellen “sagen” den Neuankömmlingen auch was los ist und welche Maßnahmen gerade erforderlich sind. Dazu gehören entzündungsfördernde Reaktionen um den Erreger abzutöten und dessen Ausbreitung einzudämmen, aber auch Reaktionen um geschädigtes Gewebe zu reparieren.

Askenase et al. zeigen nun, dass während einer Magen-Darm-Infektion Botenstoffe produziert werden, die die Entwicklung von Monozyten im Knochenmark verändern können. Entzündungs-bedingte Botenstoffe können also nicht nur Einfluss auf Zellen in der Nähe der Entzündung nehmen, sondern auch auf noch in der Entwicklung befindliche Zellen weit weg im Knochenmark.

Es war bereits bekannt, dass mehr Immunzellen das Knochenmark verlassen, wenn im Körper eine Entzündung tobt. Diese Reaktion, die sogenannte Notfall-Myelopoese, ermöglicht es dem Infekt mit mehr Zellen entgegen zu treten. Die große Neuigkeit in dieser Studie ist die Feststellung, dass Faktoren aus dem Darm die während einer akuten Toxoplasma gondii Infektion produziert werden, auch die Funktion der Monozyten und nicht nur ihre Anzahl beeinflussen können.

Askenase et al. identifizierten Marker auf der Oberfläche von speziell während der Darmerkrankung geprägten, regulatorischen Ly6Chigh Monozyten, die bekannt dafür sind IL-10 und PGE2 zu produzieren und damit eine entscheidende Rolle in der Beseitigung von T. gondii-Infektionen spielen. Sechs Tage nach der oralen Infektion mit T. gondii sind diese MHCII+/Sca-1+/CX3CR1- Monozyten im Darm zu finden. Interessanterweise konnten die Forscher die speziell geprägten Monozyten aber schon nach vier Tagen im Blut und Knochenmark von infizierten Mäusen nachweisen – lange bevor die Zellen im Darm ankommen und eine krankhafte Pathologie gefunden werden kann. Zusätzlich zeigen Monozyten-Vorläufer im Knochenmark, genannt cMoP, den gleichen regulatorischen Phänotyp – ein Zeichen dafür, dass die Infektion einen Effekt auf die Monozytenentwicklung im Knochenmark hat.

Aber welcher Botenstoffe kann Monozyten so beeinflussen? Injektionen von IFNγ in gesunde Mäuse verwandelte Blutmonozyten zu den gleichen regulatorischen Monozyten, die in T. gondii-infizierten Mäusen gefunden werden. Übereinstimmend, führte die Blockade von IFNγ in T. gondii-infizierten Mäusen nicht länger zu den typischen regulatorischen Monozyten. Diese Daten beweisen, dass IFNγ eine wichtige Rolle in der Prägung von Knochenmark Monozyten während Infektionen spielt. Die Infektions-induzierte Erhöhung des IFNγ-Spiegels im Blut beginnt aber nicht vor Tag fünf der Infektion, also lange nachdem die speziell geprägten Monozyten im Blut und Knochenmark zu finden sind. Eine lokale Erhöhung der IFNγ Level im Knochenmark könnte diese Diskrepanz erklären. Tatsächlich zeigte eine Co-Färbung von Zelltyp-spezifischen Markern und IFNγ mittels Mikroskopie die lokale Produktion von IFNγ durch NK-Zellen im Knochenmark.

Aber wie können die NK-Zellen spüren, dass es eine Infektion im Darm gibt? Schon an Tag drei der T. gondii Infektion, produzieren dendritische Zellen im Darm den Botenstoff IL-12. Dieses Zytokin ist bekannt dafür NK-Zellen zur IFNγ Produktion anzuregen. Das Entfernen von NK-Zellen und IL-12 während der T. gondii-Infektion führte zu weniger geprägten Monocyten and beweist damit, dass NK-Zellen und IL-12 eine wichtige Rolle in der Prägung von Monozyten im Knochenmark spielen.

Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass Infektionen eine breite Wirkung auf Immunzellen haben, die nicht auf den Ort der Infektion beschränkt ist. Sie unterstreicht auch, dass teilweise komplizierte und lange Signalkaskaden nötig sind um Nachrichten von einer Zelle in einem Organ zu einer anderen Zelle in einem anderen Organ zu transportieren und wie Signale während der Entwicklung eine Zelle und ihre Funktion langfristig beeinflussen können.

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