Botengänger zwischen Darm und Gehirn

Einem Münchner Forschungsteam ist es gelungen, die Wanderung von T-Zellen vom Darm ins ZNS mit violettem Licht sichtbar zu machen – und damit die Basis für neue Therapiemöglichkeiten bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder Krebs zu schaffen.

Die Verbindung zwischen dem Darm-Mikrobiom und dem Zentralen Nervensystem (ZNS), die sogenannte „Darm-Hirn-Achse“, wird für vieles mitverantwortlich gemacht: für das Gewicht eines Menschen, für Autoimmunerkrankungen, Depressionen, psychische Erkrankungen oder Alzheimer. Dass Forscherinnen und Forscher der Technischen Universität München (TUM) und des LMU Klinikums München diese Verbindung nun erstmals sichtbar machen konnten, gibt Anlass zur Hoffnung – etwa für MS-Erkrankte: Nun könnten die Therapien angepasst und die T-Zellen eventuell vor dem Eintreffen im Gehirn verändert werden.

Wanderung der Immunzellen bei MS

Das Immunsystem wird von Umweltfaktoren beeinflusst. T-Zellen sammeln Informationen und transportieren diese bei MS-Patienten in das ZNS, wo dann eine Immunreaktion ausgelöst wird. Wie und von welchem Ausgangspunkt die T-Zellen tatsächlich ins ZNS gelangen, war allerdings lange unklar.

Das Team um Prof. Thomas Korn, Experimentelle Neuroimmunologie an der TUM, hat nun eine Methode entwickelt, um Immunzellen von Mäusen durch photokonvertierbare Proteine zu markieren. Mit violettem Licht können die T-Zellen so sichtbar gemacht werden. Dies gelang den Forschenden am Mausmodell in Lymphknoten sowohl im Darm als auch in der Haut. So konnte das Team optisch nachverfolgen, wie die T-Zellen von dort ins ZNS wanderten.

Eigenschaften der T-Zellen verraten Herkunft

T-Zellen aus der Haut wanderten in die graue und weiße Substanz des ZNS, T-Zellen aus dem Darm fast ausschließlich in die weiße Substanz. Bei den T-Zellen im Gehirn konnte ihre Herkunft immer noch abgelesen werden. „Diese Erkenntnisse sind so bedeutsam, da damit erstmals gezeigt wurde, dass Umwelteinflüsse die T-Zellen in den Darm- oder Hautlymphknoten prägen und diese dann die Informationen mit in die Organe transportieren, die weit entfernt liegen“, erklärt Korn. „Die Eigenschaften der T-Zellen sind dabei so stabil, dass wir feststellen konnten, ob die Immunreaktionen durch Haut- oder Darm-T-Zellen beeinflusst werden“, erklärt Dr. Eduardo Beltrán, der wesentlich zur bioinformatischen Analyse der untersuchten Immunzellen beigetragen hat.

Ansatzpunkt für künftige Therapien

Eine wichtige Erkenntnis für Patienten mit MS: „Wüsste man nämlich, ob Darm- oder Hautzellen die Erkrankung ausgelöst haben, könnte man die T-Zellen am Ausgangspunkt der Erkrankung behandeln und Vorhersagen für das Fortschreiten der chronischen Entzündung und der Autoimmunität treffen“ erläutert Michael Hiltensperger, Erstautor der Studie. Auch für andere Autoimmunerkrankungen oder Krebs könnten die Erkenntnisse einen Durchbruch für die Therapie bedeuten.

Originalpublikation:
Hiltensperger M et al. Skin and gut imprinted helper T cell subsets exhibit distinct functional phenotypes in central nervous system autoimmunity. Nature Immunology 2021;22:880–892.