Nachweis des Zusammenspiels zweier Komponenten des angeborenen Immunsystems am Beispiel einer Rotavirusinfektion / Veröffentlichung in Nature Immunology
26.05.2015
Einen neuartigen Mechanismus, mit dem das angeborene Immunsystem Virusinfektionen kontrollieren kann, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz und des Universitätsklinikums Freiburg entschlüsselt. Zentral hierbei ist die Erkenntnis, dass zwei verschiedene, aber verwandte Spieler des Immunsystems in einer konzertierten Aktion und im Zusammenspiel beispielsweise das Rotavirus, die weltweit häufigste Ursache von Durchfallerkrankungen bei Kindern, bekämpfen können. Die Ergebnisse sind in der renommierten Fachzeitschrift Nature Immunology veröffentlicht.
Das angeborene Immunsystem bekämpft Infektionserreger wie Viren, Bakterien oder Parasiten auf mehreren Ebenen. Eine wichtige Rolle spielen einerseits sogenannte Interferone. Dies sind spezielle Eiweiße, die innerhalb kurzer Zeit nach einer Virusinfektion ausgeschüttet werden und eine entsprechende Immunantwort gegen die befallenen Zellen auslösen können. Aber auch sogenannte "innate lymphoid cells" (ILCs) sind wichtige Spieler des angeborenen Immunsystems. ILCs wirken vor allem an den inneren und äußeren Körperoberflächen, indem sie ebenfalls spezielle Eiweiße, in diesem Fall Interleukine, produzieren und so sehr früh in die Abwehr von Viren, Bakterien und Parasiten eingreifen.
In ihrer aktuellen Arbeit konnten die Wissenschaftler am Beispiel des Rotavirus zeigen, wie eine solche Infektion sehr effektiv bekämpft werden kann. Dies geschieht durch das Zusammenspiel spezieller Interferone (Interferon-lambda, IFN-λ) mit speziellen Interleukinen (IL-22), die wiederum durch eine Untergruppe der ILCs, die ILC3-Zellen, produziert werden. Rotaviren sind hochansteckende Erreger, die zu Erbrechen und Durchfall führen können. Bei Kindern ist das Rotavirus der häufigste Erreger von Durchfall mit jährlich mehr als 500.000 Todesfällen weltweit. Es greift die auskleidende Zellschicht im Darm, die sogenannten Epithelzellen, an und schädigt diese.
"Wir konnten zeigen, dass Interferon-lambda (IFN-λ), obgleich nötig, nicht ausreichend ist, um eine Rotavirusinfektion in den Griff zu bekommen, sondern dass zusätzlich zum IFN-λ auch Interleukin-22 (IL-22) zum Schutz gegen eine Rotavirusinfektion gebraucht wird", erläutert Prof. Dr. Andreas Diefenbach vom Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Universitätsmedizin Mainz. Es gelang den Wissenschaftlern, den dieser Synergie zugrunde liegenden Mechanismus aufzuklären. Sie fanden heraus, dass beide Botenstoffe im Zusammenspiel das Rotavirus optimal bekämpfen können, indem sie die Bildung antiviraler Proteine vor allem in den Epithelzellen des Darms triggern, die letztlich den Aufbau neuer Viruspartikel verhindern.
Dem Botenstoff Interleukin-22 werden bereits vielfältige Rollen innerhalb der Immunabwehr zugeschrieben, beispielsweise in der Abwehr von bakteriellen Infektionen des Darms und der Lunge. Zudem leistet Interleukin-22 einen wichtigen Beitrag bei Gewebereparaturvorgängen im Darm etwa nach Schädigung des Epithels durch Bestrahlung. "Die neue Rolle, in der Interleukin-22 quasi als Verstärker des Interferons wirkt, ist deshalb so spannend, da sie Implikationen für das Design künftiger Immuntherapien haben könnte", so Diefenbach. Interferone werden beispielsweise zur Immuntherapie von oft schwer zu behandelnden, chronischen viralen Infektionen wie Hepatitis eingesetzt.
Der neuartige Mechanismus, nach dem zwei Spieler des angeborenen Immunsystems, die beide in den Epithelzellen wirken, konzertiert agieren, könnte im Laufe der Evolution, in der sich auch Viren immer wieder verändert und angepasst haben, sozusagen als zweite Sicherungsebene der Immunabwehr nötig geworden sein, mutmaßen die Wissenschaftler. Da das Rotavirus insbesondere für Kinder gefährlich ist, erhoffen sie sich zudem Erkenntnisse über die Funktion der Immunabwehr am Lebensanfang, wenn das erworbene Immunsystem noch nicht voll ausgebildet ist.