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Immunsystem

Stickstoffmonoxid: Funktionen auch bei der Infektionsabwehr

26.10.2021

Seit Ende der 1970er-Jahre wird zunehmend klar, dass Stickstoffmonoxid (NO) ein bioaktives Molekül mit vielen physiologischen Funktionen ist, z.B. auch bei der Infektionsabwehr. Wie dies funktioniert, hat nun der Immunologe Prof. Dr. Andreas Müller vom Institut für Molekulare und Klinische Immunologie der Universitätsmedizin Magdeburg gemeinsam mit Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung Braunschweig aufgedeckt.

In einer Pressemitteilung stellt er fest: „NO hat zwei sehr unterschiedliche Wirkungen während einer Infektion: Einerseits kann es Krankheitserreger, die von Fresszellen aufgenommen wurden, direkt zerstören. Andererseits verhindert NO ab einer gewissen Konzentration die Rekrutierung weiterer Fresszellen zum Ort der Infektion und verhindert so eine unnötige Gewebeschädigung, die durch eine überschießende Immunantwort verursacht würde.“ Die Forschungsgruppe hat am Beispiel von Leishmania major, dem Erreger von nur schwer behandelbaren, zoonotischen kutanen Leishmaniosen, die beiden Wirkungsweisen von NO über den gesamten Verlauf einer Immunantwort vermessen und modelliert.
Dabei konnte gezeigt werden, dass das direkte Zerstören des Krankheitserregers durch NO nur während eines relativ kurzen Zeitraums der wichtigste Verteidigungsmechanismus des Immunsystems gegen die geißeltragenden Protozoen darstellt. „Viel effektiver ist NO stattdessen darin, die Fresszellen, in denen sich Leishmania major vermehren kann, davon abzuhalten, an die Infektionsstelle zu gelangen. Da NO die Rekrutierung dieser Fresszellen hemmt, entzieht es dem Erreger die Grundlage zur Vermehrung“, erläutert Müller weiter. Für die Experimente haben die Wissenschaftler ein eigenes Messsystem entwickelt, um die Wachstumsgeschwindigkeit und Lebensfähigkeit der Erreger auch während der Infektion bestimmen zu können. „Mit der intravitalen 2-Photonen-Mikroskopie konnten wir die Erreger während einer Infektion im lebenden Gewebe beobachten und ihre Vermehrung bzw. Zerstörung durch das Immunsystem vermessen. Die so gewonnenen Daten wurden genutzt, um die Voraussagen mathematischer Modelle, die wir zur Arbeitsweise des Immunsystems aufgestellt hatten, zu überprüfen, und diese Prognosen stimmten exakt mit unseren Daten überein.“ Mit diesem besseren Verständnis über das Zusammenspiel der verschiedenen Mechanismen der Immunabwehr sei es nun möglich, gezielt in die Regulation des Immunsystems einzugreifen und damit neue Behandlungsansätze im Kampf gegen Infektionskrankheiten zu entwickeln.

Originalpublikation Formaglio P et al., Immunity 2021 Oct 15; S1074-7613(21)00406-4, DOI 10.1016/j.immuni.2021.09.021, PMID 34687607

Pressemitteilung Universitätsmedizin Magdeburg, Oktober 2021

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