Entz��ndungen verstehen - Volkskrankheiten heilen!

Unter dem Dach des 2014 von der Medizinischen Fakult��t eingerichteten Gesundheitscampus Immunologie, Infektiologie und Inflammation haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf dem Gebiet der Immunologie und Molekularen Medizin der Entz��ndung zusammengeschlossen. Sie wollen die molekularen Mechanismen der zellul��ren Kommunikation im Immunsystem sowohl im gesunden Organismus als auch im Rahmen akuter und chronischentz��ndlicher Erkrankungen entschl��sseln und neue Therapien f��r die Patienten entwickeln.

��Den meisten Menschen ist klar, wozu wir ein Herz ben��tigen. Doch die wenigsten wissen, dass wir ohne unser Immunsystem nur wenige Tage ��berleben w��rden��, so Prof. Burkhart Schraven vom Institut f��r Molekulare und Klinische Immunologie. Dies wurde bereits im Jahr 1898 von H. G. Wells im Drama ��Krieg der Welten�� beschrieben: Marsmenschen ��berfallen die Erde, die Menschheit hat ihnen nichts entgegenzusetzen. Doch nach wenigen Tagen gehen die Marsmenschen elend zu Grunde, denn sie besitzen kein Immunsystem, welches sie vor dem permanenten Angriff durch Bakterien und vor anderen krankmachenden Keimen, die auf der Erde heimisch sind, sch��tzt.

Normalerweise nehmen wir die T��tigkeit des Immunsystems nicht wahr. Kein Wunder, denn die Hauptakteure ��� die wei��en Blutk��rperchen oder Leukozyten ��� sind mikroskopisch klein. Dennoch erf��llen sie vielf��ltige Aufgaben, wobei die wichtigste die Abwehr von Viren, Bakterien und anderen Krankheitserregern ist. Doch auch bei der Unterdr��ckung von Krebserkrankungen spielt das Immunsystem eine wichtige Rolle. Es erkennt b��sartige k��rpereigene Zellen und beseitigt sie. Das Immunsystem ist also unser Bodyguard, es passt an 365 Tagen im Jahr auf, dass wir gesund bleiben. Wenn jedoch das Immunsystem au��er Kontrolle ger��t, dann wandelt es sich vom Bodyguard zur B��chse der Pandora. Die Folge sind Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose, Diabetes mellitus, rheumatoide Arthritis oder entz��ndliche Darmerkrankungen, bei denen das Immunsystem k��rpereigene Zellen zerst��rt. Man kann das Immunsystem auch mit der Polizei vergleichen: Neutrophile und Monozyten geh��ren zur angeborenen Immunabwehr. Als ultraschnelle Eingreiftruppe bek��mpfen sie Krankheitserreger sofort und effektiv, aber relativ unspezifisch. Fehlen diese Zellen, breiten sich insbesondere bakterielle Infektionen im K��rper ungehindert aus. Die T- und B-Zellen hingegen geh��ren zur erworbenen Immunabwehr. Sie sind bestens ausgebildete Spezialeinheiten, die ganz gezielt bestimmte Krankheitserreger oder Krebszellen bek��mpfen. Und nicht zuletzt sind sie der Computer, der die Daten polizeibekannter Eindringlinge speichert, damit Wiederholungst��ter noch schneller unsch��dlich gemacht werden k��nnen.

Nur eine reibungslose Kommunikation zwischen all diesen Einheiten gew��hrleistet, dass das Immunsystem seine Aufgaben ordnungsgem���� erf��llt. Jede St��rung der Kommunikation f��hrt zu Fehlfunktionen und Krankheiten. Auf der anderen Seite er��ffnet die medikament��se Beeinflussung immunologischer Kommunikationsprozesse neue Optionen f��r die Therapie bislang unheilbarer Krebs und Infektionserkrankungen. Im Gesundheitscampus Immunologie, Infektiologie und Inflammation (kurz GC-I³) haben sich daher 19 Institute und Kliniken zusammengeschlossen, um unter dem Leitmotiv ��Entz��ndung verstehen ��� Volkskrankheiten heilen�� zusammenzuarbeiten und immunologische Kommunikationsprozesse zu entschl��sseln. ��Wir haben in den letzten 10 bis 15 Jahren sehr viel ��ber die Zellen des Immunsystems und ihre Kommunikationsmechanismen gelernt��, erkl��rt Prof. Schraven. ��Viele neue hochspezialisierte Zellpopulationen wurden entdeckt, ihre Funktionsweise aufgekl��rt und tiefgreifende Erkenntnisse ��ber das Zusammenspiel der Botenstoffe, die von den Immunzellen abgegeben werden, gewonnen. Die Optionen f��r die Therapie von Krebsleiden oder Infektionserkrankungen, die sich hieraus ergeben, sind vielf��ltig.��

Dennoch sind viele Fragen in Bezug auf die Kommunikationsprozesse im Immunsystem ungekl��rt. Wie schaff en es z.B. T-Zellen, die verschiedenen Signale in entsprechende Antworten zu ��bersetzen? Um dies herauszufinden, haben Wissenschaftler des Sonderforschungsbereichs (SFB) 854 molekulare Biosensoren entwickelt, mit denen strukturelle Ver��nderungen signal��bertragender Molek��le in T-Zellen sichtbar gemacht werden k��nnen. Der Trick: An ein signal��bertragendes Molek��l werden zwei unterschiedliche Farbstoffmolek��le gekoppelt. Im Ruhezustand des Molek��ls sind die Farbstoff e so nah beieinander, dass es zu einem Energieaustausch kommt, der als Fluorescence Resonance Energy Transfer, kurz FRET, bezeichnet wird. Ver��ndert das Molek��l nach Erhalt eines Signals seine Struktur, ��ndert sich die Entfernung zwischen den beiden Farbstoff en und das FRET-Signal nimmt ab. Die innovative Technologie erm��glicht neue Einblicke in das Finetuning der T-Zellen.

Prof. Andreas M��ller erforscht am Institut f��r Molekulare und Klinische Immunologie die Kommunikation zwischen Immunzellen und Erregern. Wo und wie interagieren Immunzellen mit Erregern, wie lange dauert der Kontakt, wie beeinflussen sich die Stoffwechsel der Erreger und der Immunzellen? Er verwendet die 2-Photonen-Intravitalmikroskopie, um Immunzellen und Krankheitserreger ��online�� im lebenden Organismus zu untersuchen und erkl��rt: ��Unsere Arbeit k��nnte helfen, die Interaktion zwischen Erreger und Immunzellen zugunsten einer besseren Bek��mpfung der Erreger zu ver��ndern�� Prof. Dunja Bruder, Wissenschaftlerin am Institut f��r Medizinische Mikrobiologie: ��Nur wenn wir die genauen immunologischen Mechanismen, die Infektionserkrankungen zugrunde liegen, verstehen, k��nnen wir neuartige Therapieans��tze entwickeln, insbesondere auch gegen multi-resistente Keime��. Sie und ihre Kollegen erforschen Infektionen der Atemwege und des Gehirns.

Lange wurden das Zentrale Nervensystem und das Immunsystem als voneinander unabh��ngig agierende Systeme angesehen. Inzwischen wei�� man jedoch, dass beide Systeme eng miteinander verwoben sind und sich gegenseitig beeinflussen. Immunologische/entz��ndliche Prozesse beeinflussen das Lernen, das Ged��chtnis, aber auch neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson. Andererseits ver��ndern zentralnerv��se Vorg��nge wie Stress oder Trauer die Funktionen des Immunsystems. Wie die Kommunikation zwischen Immun- und Nervensystem im Organismus gesteuert wird, ist weitgehend unbekannt und stellt einen ��hot-topic�� moderner Forschung dar. Ein Vorgang, bei dem Immunzellen eine Rolle spielen, ist die Schwangerschaft. W��hrend der Schwangerschaft ver��ndern die Immunzellen der Mutter ihre Funktionen, um den eigentlich ��fremden�� F��tus, der normalerweise vom Immunsystem der Mutter abgesto��en werden m��sste, aktiv zu tolerieren. In der Abteilung Experimentelle Gyn��kologie und Geburtshilfe der Universit��tsfrauenklinik widmet sich Prof. Ana Zenclussen der wichtigen Frage, welche Toleranzwege aktiviert werden, um den F��tus w��hrend der Schwangerschaft zu besch��tzen.

��Herzinfarkte und Schlaganf��lle sind f��r 42 Prozent aller Todesf��lle in Deutschland verantwortlich��, berichtet Prof. R��diger Braun-Dullaeus, Direktor der Universit��tsklinik f��r Kardiologie, Angiologie und Pneumologie. Seine klinische Forschung fokussiert auf die Rolle der Monozyten bei der Entstehung von Herzinfarkten oder Schlaganf��llen. Monozyten erkennen Sch��den in der Gef����innenwand, die durch Risikofaktoren wie Diabetes mellitus, Rauchen, Bluthochdruck oder zu hohen Cholesterinspiegel verursacht werden. Um diese Sch��den zu heilen, setzen Monozyten Stoff e frei, die weitere Immunzellen anlocken. Die Folge ist eine schwelende Entz��ndung, die zu immer mehr Sch��den, Fetteinlagerung, Verkalkung und Zelltod f��hrt, ein Teufelskreis, an dessen Ende ein atherosklerotischer Plaque steht. Dieser verengt irgendwann das Blutgef���� so sehr, dass es zu einem akuten Verschluss, dem Infarkt, kommt. ��Wenn wir den Leukozyten mitteilen k��nnten, dass sie genug getan haben und den Ort der Entz��ndung wieder verlassen k��nnen, w��re ein entscheidender Schritt zur Verhinderung von Infarkten gelungen��, so Prof. Braun-Dullaeus

Viele Menschen leiden an entz��ndlichen und degenerativen Ver��nderungen der Gelenke, deren Folge Arthritis und Arthrose sind. Wenn die Schmerzen unertr��glich werden, k��nnen Endoprothesen helfen. Diese Behandlung kann immunologische Probleme mit sich bringen. Prof. Christoph Lohmann, Direktor der orthop��dischen Universit��tsklinik, konstatiert: ��Das Einsetzen einer Endoprothese ist segensreich, aber leider nicht immer folgenlos.�� So werden im k��nstlichen Gelenk bei jeder Bewegung kleinste Partikel freigesetzt. Diese rufen Immunzellen auf den Plan, es kommt zur lokalen Entz��ndungsreaktion und zum Aussch��tten von Botenstoffen. Diese werden von den Knochenzellen erkannt, die daraufhin gesundes Knochengewebe abbauen, was zu einer Prothesenlockerung f��hren kann. Die Orthop��dische Universit��tsklinik koordiniert das EU-Projekt HypOrth, in dem die Ursachen der Prothesenlockerung erforscht werden und neue Materialien f��r Prothesen entwickelt werden. Das Ziel: In Zukunft soll das Einsetzen einer Prothese das Ende einer Erkrankung sein und nicht der Beginn einer neuen.

Die Polyzyth��mia vera ist eine Form von Blutkrebs, bei der St��rungen der Neutrophilen eine entscheidende Rolle spielen. Da die molekularen Ursachen nicht aufgekl��rt sind, stehen momentan nur unzureichende Therapien zur Verf��gung. Dies k��nnte sich laut Prof. Thomas Fischer, dem Direktor der Universit��tsklinik f��r H��matologie und Onkologie, in Zukunft ��ndern: ��Wir haben herausgefunden, dass die Neutrophilen bei der Polyzyth��mia vera durch eine Mutation bestimmter Oberfl��chenproteine aktiviert werden. Sie werden dadurch klebrig und heften sich an den verschiedensten Stellen an. Dies verursacht viele Probleme, unter anderem ein sehr hohes Thromboserisiko.�� Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse k��nnen nun neue Therapieformen der Polyzyth��mia vera entwickelt werden.

Der schwarze Hautkrebs ist als b��sartigste Form des Hautkrebses nur sehr schwer zu therapieren. K��rzlich wurden jedoch neue Medikamente zugelassen, die Kommunikationsmolek��le auf der Oberfl��che von T-Zellen blockieren und so die Immunabwehr gegen die Krebszellen reaktivieren. Dies hat die Therapie des schwarzen Hautkrebses revolutioniert. ��Die neuen Immuntherapien zeigen erstaunlich lang anhaltende Erfolge und schenken vielen Patienten wertvolle Lebenszeit��, sagt Prof. Thomas T��ting, Direktor der Universit��tsklinik f��r Dermatologie und Venerologie. Da die neuen Immuntherapien leider nicht bei jedem Patienten ansprechen, forscht sein Team an neuen immuntherapeutischen Ans��tzen, um die Therapie von Melanompatienten weiter zu verbessern.

Von Dr. Martina Beyrau
Fotos: Foto: Sarah Ko��mann, Andreas Drynda