Funktionsfähigkeit des Immunsystems im Alter erhalten – medizinische Praxis

Immunsystem: Eine potenzielle Quelle der Jugend für das Immunsystem

Unser Immunsystem hat die Aufgabe, den Körper vor Bakterien, Viren und anderen Krankheitserregern zu schützen. Mit zunehmendem Alter lässt das Immunsystem jedoch nach und wir werden anfälliger für Infektionen. Forscher berichten jetzt über eine potenzielle Quelle der Jugend für das Immunsystem.

Mit zunehmendem Alter lässt die Leistungsfähigkeit des Immunsystems nach und ältere Menschen sind anfälliger für Infektionen. Forscher aus Würzburg und Freiburg haben einen Ansatz gefunden, mit dem sich dieser Prozess verlangsamen lässt. Ihre neuen Entdeckungen spiegeln sich in der Zeitschrift Nature wider.

T-Lymphozyten entwickeln sich hauptsächlich im frühen Leben

Die Corona-Pandemie hat uns deutlich gezeigt, dass ältere Menschen anfälliger für Infektionen sind und Infektionskrankheiten bei ihnen schwerer verlaufen als bei jungen Menschen. Außerdem dauert ihre Genesung viel länger. Tatsächlich nimmt die Funktion unseres Immunsystems stetig ab, seit wir etwa 60 Jahre alt sind.

Der Grund dafür ist hinlänglich bekannt: „Sogenannte T-Lymphozyten spielen eine zentrale Rolle beim Erkennen von Fremdkörpern und beim Schutz vor Infektionen“, erklärt Professor Dominique Grün, Department of Computational Biology of Spatial Biomedical Systems an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg ( JMU) und Direktor des Instituts für Systemische Immunologie, in einer Stellungnahme.

T-Lymphozyten, die Teil des adaptiven Immunsystems sind, entwickeln sich hauptsächlich in jungen Jahren im Thymus, einem kleinen lymphatischen Organ, das sich in der Brust hinter dem Brustbein befindet.

„Allerdings schrumpft die Thymusdrüse mit zunehmendem Alter und lässt immer weniger T-Zellen heranreifen, was zu einem geschwächten Immunsystem führt“, sagt Professor Thomas Bohm, Leiter einer Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik.

Warum die Thymusdrüse im Laufe des Lebens schrumpft

Die beiden Wissenschaftler haben nun gemeinsam neue Details über die Prozesse entschlüsselt, die beim Schrumpfen der Thymusdrüse ablaufen. Ihre Erkenntnisse könnten zumindest dazu beitragen, den altersbedingten Rückgang der Immunfunktion zu verlangsamen und neue Therapien zu entwickeln, die diese Altersrisiken reduzieren.

Forscher haben dafür in den vergangenen Jahrzehnten bereits wichtige Vorarbeiten geleistet. Auf diese Weise konnte die Arbeitsgruppe Böhm die genetischen Schalter identifizieren, die im Thymus für die T-Zell-Reifung benötigt werden. Wesentlich sind hier die sogenannten Thymus-Epithelzellen, die T-Zell-Vorläufer anziehen und zur Reifung führen.

Frühere Arbeiten im Boehm-Labor haben gezeigt, dass die beiden Hauptformen des Thymusepithels aus bipotenten Vorläuferzellen hervorgehen. Bisher war jedoch nicht klar, ob es mehr als einen Vorläufertyp gab und in wie viele Subtypen die Vorläufer differenziert wurden.

„Um besser zu verstehen, warum die Thymusdrüse im Laufe des Lebens schrumpft, braucht man ein detailliertes Verständnis ihrer Zelltypen“, sagt Gruen.

Aus wissenschaftlicher Sicht wäre es besonders interessant, wenn sogenannte „naive Vorläuferzellen“ im Gewebe gefunden werden könnten. Diese Vorläuferzellen können in allen Arten von Thymusepithelzellen heranreifen und bieten somit einen wichtigen Ansatzpunkt, um dem Rückgang der Thymusfunktion entgegenzuwirken.

Zwei Arten von Vorläuferzellen wurden identifiziert

Beide Arbeitsgruppen konnten solche Vorläuferzellen bereits im Thymus erwachsener Mäuse nachweisen. Dabei kamen modernste Methoden der Einzellerbiologie zum Einsatz – insbesondere die sogenannte Einzeller-mRNA-Sequenzierung.

Gruen hat in den letzten Jahren maßgeschneiderte Bioinformationsmethoden entwickelt, um aus diesen komplexen Daten biologische Erkenntnisse zu gewinnen.

„Diese Technik ermöglicht es, anhand ihrer Genexpression einen molekularen Fingerabdruck jeder Zelle zu erstellen. Mit Hilfe des molekularen Fingerabdrucks jeder Zelle lässt sich eine Karte aller Differenzierungswege extrahieren, die die Verwandtschaftsverhältnisse der Zellen und damit ihren Stammbaum widerspiegelt“, so der Forscher.

Unter Verwendung der CRISPR-Genschere und eines in Boehms Labor entwickelten transgenen “Barcoding”-Mausmodells konnten Forscherteams auch alle Epithelzellen in der wachsenden Thymusdrüse mit molekularen “Barcodes” markieren.

Da diese individuellen Eigenschaften im Laufe des Lebens unverändert an alle Tochterzellen weitergegeben werden, konnten Wissenschaftler die Verbindungen zwischen Tochterzellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten entschlüsseln.

Die im Labor Grün gefundene Kombination aus Einzelzell- und Barcode-Sequenzierung hat es endlich ermöglicht, die molekularen Identitäten von Zellen und deren Verwandtschaft gleichzeitig zu messen.

Mit diesem Ansatz konnten die Forscher zwei Arten von Vorläuferzellen identifizieren – eine Population, die hauptsächlich während der Embryonalentwicklung und in den frühen Lebensstadien aktiv ist, und eine „postnatale“ Population mit erhöhter Aktivität im Erwachsenenalter.

Suchen Sie nach neuen Behandlungsmöglichkeiten

„Auf diese Weise haben wir im Thymus des Embryos und des Erwachsenen unterschiedliche Populationen von Vorläuferzellen gefunden, die sich in verschiedene Typen reifer Epithelzellen des Thymus differenzieren können“, erklärt Gruen.

Diese Vorläuferzellen sind für die Aufrechterhaltung der Gewebefunktion und die Unterstützung der Entwicklung von T-Zellen im adaptiven Immunsystem unerlässlich.

Darüber hinaus ermöglichte die Kombination von transgenen Tiermodellen aus dem Labor Boehm mit der Einzeller-Methodik der Arbeitsgruppe Grün, die Wirkung der seit Jahren bekannten Methode der Vermehrung von Thymusepithelzellen zu verstehen.

Die Forscher konnten zeigen, dass ein bestimmter Wachstumsfaktor auch im alternden Thymus die Population von Vorläuferzellen aufrechterhält und so der altersbedingten Kontraktion dieses Organs entgegenwirkt.

Experten zufolge könnten diese Erkenntnisse die Grundlage für die Entwicklung neuer Therapien bilden, die helfen, die Funktion des Immunsystems im Alter zu erhalten. (Werbung)

Angaben zum Autor und zur Quelle

Zeig jetzt

Dieser Text erfüllt die Anforderungen der medizinischen Literatur, der medizinischen Leitlinien und der aktuellen Forschung und wurde von medizinischen Fachleuten geprüft.

Quellen:

• Julius-Maximilians-Universität Würzburg: Eine potentielle Jugendquelle für das Immunsystem, (Zugriff: 28.05.2022), Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Anja Nusser, Sagar, Jeremy B. Swann, Brigitte Krauth, Dagmar Diekhoff, Lesly Calderon, Christiane Happe, Dominic Grün & Thomas Boehm: Entwicklungsdynamik zweier bipotenter Thymusepithel-Vorläufertypen; in: Natur, (veröffentlicht: 25.05.2022), Natur

Wichtiger Hinweis: Dieser Artikel enthält nur allgemeine Informationen und sollte nicht zur Selbstdiagnose oder Behandlung verwendet werden. Sie kann einen Arztbesuch nicht ersetzen.