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Immunologie 1. September 2008

Wie Kristalle Entzündungen verursachen

Nicht nur Bakterien oder Viren und Parasiten können Entzündungen auslösen, sondern auch Kristalle, z.B. die Staublunge durch Quarzsand oder Gicht durch Harnsäurekristalle. Auch bei Alzheimer spielen kristalline Strukturen eine Rolle. Ein internationales Forscherteam konnte nun erstmals den molekularen Mechanismus beschreiben, der dieser Abwehrreaktion in Form von chronischen Entzündungen zugrunde liegt. Dass Kristalle und ähnliche Strukturen massive Entzündungsreaktionen im Organismus auslösen können, ist bekannt. Die molekularen Mechanismen dahinter sind nun erstmals beschrieben: Entzündungen durch Kristalle beruhen auf der Freisetzung eines bestimmten Immunfaktors, dem Botenstoff Interleukin-1. Dabei reagiert der Körper auf alle Kristalle gleich, unabhängig von ihrer spezifischen Struktur. Denn alle diese Strukturen – ob kristallines Material oder aggregierte Proteine – werden in der Abwehrreaktion des Körpers von Immunzellen aufgenommen. Der Versuch der Zelle, diese Fremdkörper dann in bestimmten Unterabteilungen, den Phagolysosomen, abzubauen, schlägt aber meist fehl. Weil der Körper die kristallinen Fremdkörper nicht beseitigen kann, entstehen in der Folge chronische Entzündungen. Daher kann das kristalline Adjuvans Alum bei Impfungen eine verstärkte – und in diesem Fall erwünschte – Abwehrreaktion auslösen und so einen größeren Impferfolg bewirken. Bisher war die Wirkung, aber nicht sein Mechanismus bekannt.
Dank der neuen Ergebnisse ist nun klar, welche molekularen Mechanismen der Entzündung zugrunde liegen: Die Kristalle in den Phagolysosomen führen zur Beschädigung dieser zellulären Untereinheiten. Dadurch aber werden Protein abbauende Enzyme in das Zellinnere abgegeben. Für den Körper ist dies ein universelles Gefahrensignal, auf das er mit einer Entzündung antwortet. Bei dieser Reaktion spielt das Enzym Cathepsin-B eine zentrale Rolle. Das Augenmerk der Forscher richtete sich aber auf ein anderes Protein: NALP3 ist ein Bestandteil des Inflammasoms, eines Komplexes aus mehreren Immunfaktoren, der auf unspezifische Gefährdungen des Organismus reagiert. Das Protein NALP3 spielt eine Schlüsselrolle: Es erkennt die zerstörten Lysosomen als Gefahrensignal und initiiert die Abwehrreaktion. Das Inflammasom als Komplex aktiviert dann über mehrere Zwischenschritte den Immunfaktor Interleukin-1, der schon in geringen Mengen zu Fieber und anderen entzündlichen Reaktionen führt.
Durch den Nachweis, dass NALP3 ein universeller Sensor für Gefahrsignale und ein Schlüsselfaktor für zahlreiche Entzündungsmechanismen ist, wird das Protein als Zielmolekül für die pharmakologische Forschung an Bedeutung gewinnen. Die Studie wurde in Nature Immunology (doi: 10.1038/ni.1631) publiziert.

Ludwig-Maximilians-Universität / PH

Quelle: Aussendung der Universität Bonn

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