Muskelzellen und Makrophagen im Herzen

Medizin am Abend Berlin Fazit: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell 
 

• Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der Wundheilung. 

Vor wenigen Jahren wurde gezeigt, dass Makrophagen in großer Zahl im Herzen angesiedelt sind.

Hier tragen sie entscheidend zur Heilung nach einer Herzschädigung bei. 

Weitere nicht-immunologische Funktionen, wie sie für Makrophagen in einigen anderen Organen gezeigt wurden, konnten bisher nicht nachgewiesen werden.

In einer am 20. April 2017 im Fachmagazin Cell erschienenen Studie zeigen Forscherinnen und Forscher der Harvard Medical School, Boston, USA, gemeinsam mit Forschern des Universitäts-Herzzentrums Freiburg · Bad Krozingen (UHZ) erstmals, dass die im Herzen vorhandenen Immunzellen elektrisch leitende Kanäle zu Zellen im Reizleitungssystem bilden und aktiv an der Erregungsleitung beteiligt sind. 

Die UHZ-Forscher konnten dabei durch mathematische Modelle und Computersimulationen die Experimentaldaten absichern und somit die elektrophysiologische Bedeutung von Herz-Makrophagen bestätigen.

• Speziell zeigten sie, dass Makrophagen den elektrischen Ruhezustand von Reizleitungszellen beeinflussen und ihre Rückkehr in diesen Ruhezustand nach einem Herzschlag beschleunigen.

Makrophagen sind dafür bekannt, dass sie als Reaktion auf Gewebeschädigungen ihre Umgebung aktiv verändern können. 

„Ein völlig neuer Befund ist, dass dies im Herzen elektrische Wechselwirkungen mit Muskelzellen einbeziehen kann“, erklärt Studienleiter Prof. Matthias Nahrendorf PhD, Professor der Harvard University Boston. Prof. Dr. Peter Kohl, Direktor des Instituts für Experimentelle Kardiovaskuläre Medizin des UHZ ergänzt: 

„Diese Arbeit erweitert den Kreis der Zellen, die an der Herzerregung unmittelbar beteiligt sein können – bislang waren nur Muskelzellen und seit kurzem Bindegewebszellen im Gespräch.“

 Ein besseres Verständnis, wie Makrophagen an der normalen Erregungsleitung beteiligt sind, sowie deren Rolle bei Herzrhythmus-Störungen, kann zu neuen Erkenntnissen und Therapieansätzen führen, die auf der gezielten Veränderung von Makrophagen basieren.

Original-Titel der Publikation: Macrophages Facilitate Electrical Conduction in the Heart

DOI: 10.1016/j.cell.2017.03.050

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Killer-T-Zellen: Virusinfizierte Zellen: Zytotoxischen T-Lymphozyten

Medizin am Abend Berlin Fazit:  „Killer-T-Zellen“ sind nur im Team gegen Viren stark

MHH-Forscher: Killer-T-Zellen müssen kooperieren, um virusinfizierte Zellen effektiv zu eliminieren / Wichtig für Zelltherapie und Impfstoff-Entwicklung / „Immunity“ veröffentlicht 
 

• Zellen des Immunsystems müssen eng zusammenarbeiten, um unseren Körper vor Krankheitserregern zu schützen. 

• Verschiedene Arten von Immunzellen stehen dabei Bakterien und Viren „Auge in Auge“ gegenüber. 

Und wohl niemand erledigt seinen Job so präzise und elegant wie die zytotoxischen T-Lymphozyten (Killer-T-Zellen), die Virus-infizierte Körperzellen erkennen und gezielt abtöten.

Neue Impfstoffe und Zelltherapeutika sollen genau diesen Mechanismus nutzen – aber noch ist vieles über die Arbeitsweise dieses „James Bond des Immunsystems“ unbekannt.



v.l.: Dr. Stephan Halle und Professor Dr. Reinhold Förster und eine 2-Photonenmikroskop-Aufnahme eines Lymphknotens "Foto:MHH/Kaiser"

Ein Team des Instituts für Immunologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) um Professor Dr. Reinhold Förster und Dr. Stephan Halle, PhD, sowie Mitarbeiter um Professor Dr. Martin Messerle aus dem MHH-Institut für Virologie berichtet nun aktuell in der Fachzeitschrift Immunity, wie effektiv Killer-T-Zellen Virus-infizierte Zielzellen abtöten (http://www.cell.com/immunity/home).

Mit Hilfe der sogenannten 2-Photonen-Mikroskopie gelang es den Forschern, erstmals individuelle Killer-T-Zellen bei ihrer Arbeit in virusinfizierten Geweben im Zeitraffer zu filmen.

Man nahm allgemein an, dass Killer T-Zellen im Körper schnell hintereinander immer neue Zielzellen erkennen und alleine töten könnten. 

• In mehreren unterschiedlichen Infektionsmodellen haben die MHH-Forscher nun jedoch gesehen, dass Killer-T-Zellen nur effektiv sind, wenn sie als „Team“ von drei oder mehr Killer-T-Zellen gleichzeitig oder in sehr kurzem zeitlichen Abstand dieselbe infizierte Zelle attackieren. 

• „Offensichtlich unterscheiden sich einzelne Killer T-Zellen deutlich in ihrer Wirksamkeit, und nur durch einen synchronisierten Angriff wird die Zielzelle stark genug geschädigt“,sagt Professor Förster. Bei der durch mathematische Modelle unterstützten Auswertung arbeiteten die MHH-Forscher eng mit Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig zusammen.

„Wir haben auch gesehen, dass Killer-T-Zellen in der Regel keine stabilen Interaktionen mit ihren Zielzellen eingehen, sondern sehr dynamisch und ständig in Bewegung sind.

Dadurch können auch immer wieder neue Killer-T-Zellen eine bestimmte Zielzelle erreichen“, erläutert Dr. Halle.

Diese Ergebnisse werfen ein grundsätzlich neues Licht darauf, wie Killer-T-Zellen ihre Ziele im Organismus zerstören.

Impfstrategien sollten somit zukünftig daraufhin optimiert werden, eine ausreichende Anzahl dieser hochbeweglichen und kooperativ angreifenden Killer-T-Zellen zu generieren.


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Stefan Zorn Medizinische Hochschule Hannover