05/18/2018

Wie Immunzellen Mikroben mit Säure töten

In der Säure-Verteidigung des menschlichen Immunsystems kommt einem speziellen Protein eine zentrale Rolle zu. Das fanden Molekularmediziner/innen der ÖAW in einer neuen Studie heraus, die nun im Fachjournal „Cell Host & Microbe“ publiziert wurde.

Die erste Verteidigungslinie der Immunabwehr gegen eindringende Krankheitserreger sind Fresszellen, die alles Fremde und potentiell Gefährliche verschlingen, das sich ihnen in den Weg stellt. Sie umschließen ihre Beute mit einer Membran und nehmen sie in das Zellinnere auf, wo sie durch zunehmende Ansäuerung abgetötet wird – ein Prozess, der noch nicht zur Gänze verstanden ist. Wissenschaftler/innen des CeMM – Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) konnten nun einen wichtigen Baustein zur Lösung des Rätsels beitragen. Sie identifizierten ein Membranprotein, das entscheidend für diese Ansäuerung sein dürfte, wie sie in der Fachzeitschrift „Cell Host & Microbe“ berichten.

Mit ihrer flexiblen und wandlungsfähigen Oberfläche stülpen Fresszellen, sogenannte Makrophagen, sich über jeden Eindringling, der für den Organismus gefährlich werden könnte, und verschließen ihn in einer Membranblase. Anschließend muss der pH-Wert in der Blase schrittweise und effektiv gesenkt werden, bis er einer starken Säure gleicht, um die eingeschlossenen Mikroben abzutöten. Wie das Forschungsteam um Giulio Superti-Furga, wissenschaftlicher Direktor des CeMM der ÖAW, in einer experimentellen Studie unter Einsatz der Genschere CRISPR/Cas9 herausfand, ist dabei das Membranprotein SLC4A7 aus der aus der Familie der sogenannten „Solute Carriers“ (SLCs) entscheidend – diese sind dafür verantwortlich, chemische Substanzen durch Zellmembranen zu schleusen.

Transportprotein als Schlüssel zum pH-Wert

In Zusammenarbeit mit einer Forschungsgruppe von der Universität Genf wurde genauer untersucht, auf welche Weise dieses Protein die Ansäuerung der Membranblasen beeinflusst. „SLC4A7 befindet sich auf der Oberfläche der Makrophagen und ist für den Import von Bicarbonat, also dem Salz der Kohlensäure, aus der Umgebung in das Zellinnere verantwortlich“, erklärt Giulio Superti-Furga, Letztautor der Publikation. „Dieser Import ist essentiell für die Stabilisierung des zellulären pH-Werts“, so der ÖAW-Forscher weiter.

Die Ergebnisse der Studie liefern neue Erkenntnisse über die molekularen Mechanismen und die Biologie der Makrophagen, einer der wichtigsten Arten von Immunzellen. Da die Aktivitäten dieser Fresszellen bei einer ganzen Reihe von Erkrankungen, von Infektionskrankheiten bis hin zu Krebs, eine wichtige Rolle spielen, könnten die Ergebnisse darüber hinaus auch für medizinische Zwecke nützlich sein, etwa bei der Entwicklung neuer Therapien oder Wirkstoffe.