Interferone und Innate Lymphoid cells gegen das Rotavirus

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Interferone sind die so genannte Innate Lymphoid cells – wichtige Player des angeborenen Immunsystem – bekämpfen gemeinsam effektiv das Rotavirus.

Wissenschaftler haben unlängst einen neuartigen Mechanismus, mit dem das angeborene Immunsystem Virusinfektionen kontrollieren kann, haben Wissenschaftlerinnen und  der  entschlüsselt. Zentral war dabei die Erkenntnis, dass zwei verschiedene, aber verwandte Player des Immunsystems – Interferone und Innate Lymphoid cells – in einer konzertierten Aktion und im Zusammenspiel verschiedene Krankheitserreger – wie beispielsweise das Rotavirus – wirkungsvoll bekämpfen können. Gerade dem Rotavirus effektiv begegnen zu können ist so wichtig, da die Erkrankung weltweit die häufigste Ursache von Durchfallerkrankungen bei Kindern ist.

 

Zusammenspiel Interferone und Innate Lymphoid cells

Das angeborene Immunsystem bekämpft Infektionserreger wie Viren, Bakterien oder Parasiten auf mehreren Ebenen. Eine wichtige Rolle spielen einerseits sogenannte Interferone, dies sind spezielle Eiweiße, die innerhalb kurzer Zeit nach einer Virusinfektion ausgeschüttet werden und eine entsprechende Immunantwort gegen die befallenen Zellen auslösen können. Aber auch so genannte Innate Lymphoid cells (ILCs) sind wichtige „Spieler“ des angeborenen Immunsystems. Innate Lymphoid cells wirken vor allem an den inneren und äußeren Körperoberflächen, indem sie ebenfalls spezielle Eiweiße – in diesem Fall Interleukine wie das Interleukin-22 – produzieren und so sehr früh in die Abwehr von Viren, Bakterien und Parasiten eingreifen.

In der zitierten, aktuellen Arbeit konnten die Forscher beispielhaft zeigen, wie man sehr effektiv das Rotavirus bekämpfen kann: Dies geschieht durch das Zusammenspiel spezieller Interferone (Interferon-lambda, IFN-λ) mit speziellen Interleukinen (Interleukin-22, IL-22), die wiederum durch eine Untergruppe der Innate Lymphoid cells, die ILC3-Zellen produziert werden.

 

Interferon-lambda und Interleukin-22

Rotaviren sind hoch ansteckende Erreger, die zu Erbrechen und Durchfall führen können. Bei Kindern ist das Rotavirus der häufigste Erreger von Durchfall – und für mehr als 500.000 Todesfälle jährlich weltweit verantwortlich. Es greift die auskleidende Zellschicht im Darm – die sogenannten Epithelzellen – an und schädigt diese. Die Forscher konnten zeigen, dass Interferon-lambda (IFN-λ) – obgleich nötig – nicht ausreicht, um das Rotavirus bekämpfen zu können, sondern dass zusätzlich zumInterferon-lambda auch Interleukin-22 (IL-22) zum Schutz gegen eine Rotavirus-Infektion gebraucht wird.

In der zitierten Untersuchung gelang es, den dieser Synergie zugrundeliegenden Mechanismus aufzuklären. Die Forscher fanden heraus, dass beide Botenstoffe im Zusammenspiel das Rotavirus bekämpfen können, indem sie die Bildung antiviraler Proteine vor allem in den Epithelzellen des Darms triggern, die letztlich den Aufbau neuer Viruspartikel verhindern.

„Wir konnten zeigen, dass Interferon-lambda – obgleich nötig – nicht ausreichend ist, um das Rotavirus bekämpfen zu können, sondern dass zusätzlich zum Interferon-lambda Interleukin-22 zum Schutz gegen eine Rotavirus-Infektion gebraucht wird“, erläutert Univ.-Prof. Dr. Andreas Diefenbach.

Dem Botenstoff Interleukin-22 werden bereits vielfältige Rollen innerhalb der Immunabwehr zugeschrieben, beispielsweise in der Abwehr von bakteriellen Infektionen des Darms und der Lunge. Zudem leistet Interleukin-22 einen wichtigen Beitrag bei Gewebereparaturvorgängen im Darm etwa nach Schädigung des Epithels durch Bestrahlung.

„Die neue Rolle, in der Interleukin-22 quasi als Verstärker des Interferons wirkt, ist deshalb so spannend, da sie Implikationen für das Design künftiger Immuntherapien haben könnte“, so Diefenbach. Interferone werden beispielsweise zur Immuntherapie von oft schwer zu behandelnden, chronischen viralen Infektionen – wie der Hepatitis – eingesetzt.

Der neuartige Mechanismus, nach dem zwei Spieler des angeborenen Immunsystems – die beide in den Epithelzellen wirken – konzertiert agieren, könnte im Laufe der Evolution, in der sich auch Viren immer wieder verändert und angepasst haben, sozusagen als zweite Sicherungsebene der Immunabwehr nötig geworden sein, mutmaßen die Wissenschaftler. Da das Rotavirus insbesondere für Kinder gefährlich ist, erhoffen sie sich zudem Erkenntnisse über die Funktion der Immunabwehr am Lebensanfang, wenn das erworbene Immunsystem noch nicht voll ausgebildet ist.

Quellen:

Institute für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene der Universitätsmedizin Mainz und des Universitätsklinikums Freiburg

Interferon-λ and interleukin 22 act synergistically for the induction of interferon-stimulated genes and control of rotavirus infection‘Pedro P Hernández, Tanel Mahlakõiv, Ines Yang, Vera Schwierzeck, Nam Nguyen, Fabian Guendel, Konrad Gronke, Bernhard Ryffel, Christoph Hölscher, Laure Dumoutier, Jean-Christophe Renauld, Sebastian Suerbaum, Peter Staeheli & Andreas Diefenbach

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