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Mastzellen des Immunsystems

Normalerweise überwachen Immunzellen die Ordnung im Körper – aber manchmal sind gerade sie es, die „über die Stränge schlagen“. Das kann dann unter anderem zu allergischen Reaktionen führen. Am Freiburger Max-Planck-Institut für Immunbiologie untersucht die Arbeitsgruppe von Professor Michael Huber die Mechanismen, die das verhindern sollen. Und dazu konzentrieren sich die Wissenschaftler auf den Freiburger Zelltyp schlechthin: die Mastzelle.

Eine Mastzelle: In der Mitte der Zellkern und am Rand die zahlreichen Granula mit den entzündungsfördernden Botenstoffen (Abbildung: AG Prof. Michael Huber)
Es war der Medizinstudent und spätere Nobelpreisträger Paul Ehrlich, der die Mastzelle im Wintersemester 1875/76 am Anatomischen Institut in Freiburg entdeckte. Unter dem Lichtmikroskop fielen ihm vor allem die zahlreichen satt gefüllten Membranbläschen im Inneren dieses Zelltyps auf. Er nahm an, das Auftreten dieser Gebilde sei das Resultat eines Mästungsprozesses, deshalb gab er den Zellen ihren Namen. Aber hier lag der brillante Mediziner und Forscher falsch, wie sich bald herausstellte. Mastzellen erzeugen die als Granula oder Vesikel bezeichneten Bläschen selbst. Und sie lagern darin Stoffe, die für die Immunabwehr wichtig sind.

„Die Freisetzung des Granula-Inhaltes sowie die Produktion neuer entzündungsfördernder Stoffe stellt die Antwort der Mastzellen auf Krankheitserreger und Parasiten dar“, sagt Michael Huber, Professor am Institut für Biologie III der Freiburger Universität. „Aber derselbe Inhalt kann in vielen Menschen auch eine allergische Reaktion auslösen.“ Im Inneren ihrer Granula lagert die Mastzelle Botenstoffe wie das Histamin. Entdeckt sie in einem der von ihr überwachten Gewebe - zum Beispiel der Haut, der Lunge oder dem Darm - ein feindliches Bakterium oder einen Parasiten, dann schüttet sie ihre Fracht innerhalb weniger Minuten aus und teilt auf diese Weise den Zellen der Umgebung mit, dass etwas nicht in Ordnung ist. Schnell reagiert das Blutgefäßsystem. Der Blutfluss erhöht sich und die Wände der Gefäße werden durchlässig für heraneilende Immunzellen, die manchmal noch aggressiver sind als die Mastzelle selbst. Bald ist der Eindringling eingekreist und es geht ihm an den Kragen.

Gefährliches Ungleichgewicht

Prof. Michael Huber (links) mit seiner Arbeitsgruppe (Foto: AG Prof. Michael Huber)
Manchmal jedoch läuft etwas schief. Bei einigen Menschen kann das Immunsystem nicht mehr zwischen einem gefährlichen Eindringling und harmlosen Blütenpollen oder einem Katzenhaar unterscheiden, die zufällig in den Körper gelangt sind. Die Mastzellen reagieren dann viel zu drastisch und ihre Botenstoffe reizen die Umgebung vollkommen unnötig. Die üblichen Abwehrmaßnahmen werden trotzdem eingeleitet: Flüssigkeit tritt durch die durchlässige Gefäßwand ins Gewebe ein, weitere Immunzellen eilen herbei, Nase oder Lunge produzieren Schleim im Überfluss, um den vermeintlichen Angreifer herauszuspülen. Eine handfeste allergische Reaktion tritt auf: Schnupfen, Hautausschlag, Augentränen, Schwellungen. „Die Immunzellen reagieren viel zu stark“, sagt Huber. „Und zwar bevorzugt dann, wenn sie selbst im Ungleichgewicht sind.“ Wie dieses Ungleichgewicht zustande kommt, beginnen er und seine Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut für Immunbiologie immer besser zu verstehen.
Die Reaktion der Mastzelle auf einen Eindringling ist die Folge von komplexen biochemischen Prozessen an ihrer Oberfläche und in ihrem Inneren. Fremde Strukturen wie zum Beispiel parasitäre Bestandteile erkennt und bindet die Mastzelle mithilfe von Antikörpern, die auf ihrer Oberfläche fixiert sind. Die Rezeptorproteine, die diese Antikörper fixieren, übermitteln die Nachricht von dem gebundenen Fremdkörper dann an Moleküle, die im Zellinneren warten. Und diese Moleküle wiederum vermitteln das Signal über viele Zwischenschritte an die Granula, die zur Ausschüttung von Botenstoffen bereitstehen. Aber einige der Moleküle im komplexen Signalnetzwerk der Mastzelle wirken dem Vorgang auch entgegen: sie dämpfen ihn oder hemmen ihn sogar. Diese Moleküle stellen Bremsen dar. Die Evolution „erfand“ sie, um die Reaktionen von Mastzellen und anderen Zelltypen in einem physiologisch verträglichen Maß ablaufen zu laufen.

Linderung für verschniefte Nasen

Eine dieser Bremsen ist das Protein SHIP, dessen Rolle in Mastzellen Huber vor einigen Jahren aufgeklärt hat. Und wie wichtig dieses Protein für das korrekte Verhalten von Mastzellen ist, zeigen Experimente an Mäusen. Fehlt SHIP im Zellinneren, dann werden die Zellen überempfindlich. Nach Reizung schütten sie zu viele Botenstoffe aus, genauso, wie dies bei einer allergischen Reaktion geschieht. „SHIP ist ein dominanter Regulator der Sekretion von Botenstoffen“, sagt Huber. Und es kommt auch beim Menschen vor. Einige Allergie-Patienten haben zu wenig von dem Molekül und das macht bestimmte mastzellähnliche Zellen ihres Immunsystems überempfindlich.

Deshalb untersuchen Huber und seine Mitarbeiter in einem ihrer Projekte rund um die Mastzelle nun auch, welche Moleküle zu der korrekten Funktionsweise von SHIP beitragen. „Und es stellt sich natürlich auch die Frage, wie man unser Wissen pharmakologisch nutzen kann“, sagt Huber. Fände man einen Stoff, der die Aktivität von SHIP oder dessen Produktion anregt, dann hätte man vielleicht eine Möglichkeit, allergische Reaktionen abzuschwächen oder gar zu vermeiden, indem man gezielt und wohldosiert auf die Bremse tritt. Und das würde einigen verschnieften Nasen Linderung verschaffen.

mn – 23.04.08
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH
Weitere Informationen zum Beitrag:
Prof. Dr. Michael Huber
Abteilung für Molekulare Immunologie
Institut für Biologie III
Universität Freiburg und Max-Planck-Institut für Immunbiologie
Stübeweg 51
79108 Freiburg
Tel.: 0761/5108-438
Fax: 0761-5108-423
E-Mail: huberm@immunbio.mpg.de
Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/mastzellen-des-immunsystems