Fakultät für Chemie und Pharmazie

Immunsystem: Natürliche Killerzellen verfügen über ein Gedächtnis

Die Abbildung zeigt eine Histologie der Haut von Mäusen, die mit dem Kontaktallergen behandelt wurden. Die Makrophagen (lila gefärbt) gruppieren sich um die Haarfollikel, wo die Melanozyten (Pigmentzellen) sind, die das Kontaktallergen prozessieren. (Bild: Christian Hagen, Universität Bonn)

Forscher um LMU-Professor Veit Hornung und der Universität Bonn entschlüsseln einen Autoimmun-Mechanismus und zeigen, dass auch die sogenannten Natürlichen Killerzellen ein immunologisches Gedächtnis für körpereigene Zellen haben.

 

Professor Veit Hornung von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und Forscher der Universität Bonn haben einen Mechanismus entschlüsselt, wie das Immunsystem Pigmentzellen der Haut angreifen kann. Natürlichen Killerzellen wurde bislang in Abrede gestellt, über ein immunologisches Gedächtnis für das körpereigene Gewebe zu verfügen. Die Wissenschaftler konnten jetzt jedoch nachweisen, dass sich diese Abwehrzellen bei häufigerem Kontakt mit einem spezifischen Kontaktallergen an die Pigmentzellen „erinnern“. Über ihre Ergebnisse berichten sie im renommierten Fachjournal Immunity.

Die Pigmentzellen der Haut sind als Schutzschild vor UV-Strahlung unentbehrlich. Die häufig erwünschte Sommerbräune kann sich nur durch das Pigmentzell-Enzym Tyrosinase bilden. Je mehr die Sonne vom Himmel brennt, desto mehr Pigmente werden durch dieses Enzym gebildet. Der Wirkstoff Monobenzon kann dieses Enzym blockieren und dadurch eine Stressreaktion auslösen. Daraufhin greift das Immunsystem die betroffenen Pigmentzellen an. Eine häufige Folge ist die „Weißfleckenkrankheit“ (Vitiligo), die zu pigmentfreien Flächen auf der Haut führt.

Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass Menschen mit Vitiligo ein geringeres Risiko haben, am gefürchteten Schwarzen Hautkrebs zu erkranken. Ein möglicher Weg zur Behandlung dieser Krebsart könnte es sein, mit dem Tyrosinase-Blocker Monobenzon Vitiligo aktiv auszulösen. „Man möchte also eine weniger schlimme Erkrankung als Waffe gegen den Schwarzen Hautkrebs einsetzen“, sagt Dr. Jasper van den Boorn vom Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie der Universität Bonn.

„Allerdings war bislang der anfängliche Mechanismus unklar, wie das Immunsystem die Monobenzon-exponierten Pigmentzellen als gefährlich erkennt und angreift“, sagt Veit Hornung, der im Jahr 2015 von der Universität Bonn an die LMU gewechselt ist, wo er den Lehrstuhl für Immunobiochemie am Genzentrum inne hat. Bekannt ist, dass Monobenzon eine kontaktsensibilisierende Wirkung auf die pigmentierte Haut hat: Allein auf der Haut löst dieser Stoff keinerlei Reaktion aus. Erst wenn Monobenzon an die Tyrosinase andockt, entsteht daraus ein sogenanntes Hapten in der Pigmentzelle, eine körperfremde Struktur, die das Immunsystem aktivieren kann.

Wie die Immunabwehr im Tiermodell auf dieses Hapten reagierte, verblüffte die Forscher. „Normalerweise mobilisiert das Immunsystem eine Mischung verschiedener weißer Blutzellen, um ein Hapten-exponiertes Gewebe anzugreifen“, berichtet Jasper van den Boorn. „Die mehrfache Monobenzon-Exposition brachte aber nur die Natürlichen Killerzellen dazu, Pigmentzellen zu attackieren.“ Natürliche Killerzellen gehören zum angeborenen Immunsystem und töten abnormale Zellen - wie Krebszellen oder virusinfizierte Zellen. Bisher wurde ihnen von der Wissenschaft in Abrede gestellt, über ein immunologisches Gedächtnis für körpereigenes Gewebe zu verfügen. Dieses Phänomen wurde bislang nur den T- und B-Lymphozyten zugeschrieben.

„Unsere Ergebnisse zeigen jedoch eindeutig, dass die Natürlichen Killerzellen ebenfalls eine nachhaltige und effektive Immunreaktion gegen körpereigene Pigmentzellen und damit auch gegen schwarze Hautkrebszellen bewerkstelligen können“, sagt Professor Dr. Gunther Hartmann, Direktor des Instituts für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie der Universität Bonn.

Für diese Immunantwort musste noch ein Kontrollpunkt grünes Licht geben: das NLRP3-Inflammasom. „Es handelt sich dabei um einen Proteinkomplex, der wie eine zentrale Stelle mehrere Signalinformationen zusammenführt und wie ein Schalter darüber entscheidet, ob Immunzellen sowie die Natürlichen Killerzellen den Marschbefehl erhalten“, erläutert Veit Hornung. Setzten die Forscher diesen „Checkpoint“ außer Gefecht, dann löste das Monobenzon-Tyrosinase-Hapten nicht die gewünschte Immunreaktion aus. (Immunity 2016, DOI: 10.1016/j.immuni.2016.05.008)