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Immungedächtnis im Gehirn

Entzündungsreaktionen können die Immunzellen des Gehirns langfristig verändern. Dieses „Immungedächtnis“ kann möglicherweise den Verlauf später auftretender neurologischer Erkrankungen beeinflussen.

Schon länger besteht der Verdacht, dass Mikroglia bei neurodegenerativen Erkrankungen eine Rolle spielen. Wie diese Immunzellen in das Krankheitsgeschehen eingreifen, untersuchen Forscher des DZNE (Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen in der Helmholtz-Gemeinschaft) zusammen mit Wissenschaftlern des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung (HIH) und der Universität Tübingen.

Bei den Mikroglia handelt es sich um Immunzellen, die nur im Gehirn vorkommen. Die Zellen sind langlebig, so dass sich die Frage stellt, ob sie sich im Laufe der Zeit durch Umwelteinflüsse verändern und welchen Einfluss dies auf die Gesundheit des Gehirns hat. „Aus epidemiologischen Studien weiß man, dass Infektionskrankheiten oder Entzündungen über die Lebensspanne hinweg den Schweregrad einer viel später auftretenden Alzheimer-Erkrankung beeinflussen können. Wir haben uns daher gefragt, ob ein Immungedächtnis in den langlebigen Mikroglia dieses Risiko vermitteln könnte“, erklärt Dr. Jonas Neher, Leiter der Studie und Wissenschaftler am DZNE und am HIH.

Die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe um Neher induzierten deshalb in Mäusen eine Entzündung außerhalb des Gehirns, die eine Immunreaktion im Gehirn hervorrufen kann. Ob Mikroglia sich an eine solche vorhergehende Entzündung „erinnern“ könnten, war bis dato unklar. Je nachdem, wie oft der Vorgang wiederholt wurde, konnten in den Mikrogliazellen des Gehirns zwei verschiedene Zustände hervorgerufen werden: „Training“ und „Toleranz“. Durch die erste entzündliche Aktivierung wurden die Mikroglia trainiert – bei der nächsten reagierten sie deshalb stärker. Nach viermaliger Aktivierung hingegen war Toleranz eingetreten und die Mikroglia sprachen kaum noch an.

In einem nächsten Schritt untersuchten die Forscher, wie sich Training und Toleranz der Mikroglia langfristig auf die Bildung von Amyloid-Plaques auswirken. Im Alzheimer-Mausmodell beobachteten Neher und seine Kollegen, dass trainierte Mikroglia auch noch viele Monate nach dem Auslösen des Immungedächtnisses zur verstärkten Bildung von Plaques führten und somit den Krankheitsverlauf verstärkten. Tolerante Mikroglia hingegen verringerten die Menge der Plaques. Ähnliche Unterschiede beobachteten die Wissenschaftler auch in einem Mausmodell zum Schlaganfall.

Um die Unterschiede genauer zu verstehen, analysierten die Forscher epigenetische Veränderungen der Mikroglia, die im Allgemeinen sehr beständig sind. Sie könnten damit eine mögliche Erklärung für die langfristigen Verhaltensänderungen der Mikroglia bieten. Diese Vermutung erwies sich als richtig: Auch viele Monate nach der ersten Immunstimulierung zeigten trainierte und tolerante Mikroglia spezifische epigenetische Veränderungen und entsprechende Unterschiede in der Genaktivierung. Diese molekulare Reprogrammierung veränderte wichtige Funktionen der Mikroglia wie zum Beispiel das Entfernen der Amyloid Plaques und damit das Ausmaß der Alzheimer-Pathologie.

„Es ist vorstellbar, dass auch beim Menschen entzündliche Krankheiten, die sich primär außerhalb des Gehirns entwickeln, das Immunsystem im Gehirn epigenetisch reprogrammieren“, sagt Neher. Sowohl Infektionen als auch Erkrankungen wie Diabetes oder Arthrose gehen mit Entzündungsreaktionen einher und sind bekannte Risikofaktoren für die Alzheimer Erkrankung. Das Immungedächtnis des Gehirns – epigenetisch veränderte Mikroglia – wäre hierfür eine mögliche Erklärung. Unter welchen Bedingungen sich Mikroglia beim Menschen epigenetisch verändern und welche therapeutischen Möglichkeiten sich daraus ergeben, ist nun Gegenstand weiterer Untersuchungen.


Quelle: Pressemitteilung des DZNE vom 12. April 2018

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