Neue Erkenntnisse zur Entstehung des Immunsystems im Gehirn

Wichtige Immunzellen an den Blutgefäßen des Gehirns reifen erst nach der Geburt aus. Zu diesem Schluss kommen Forschende der Universität Freiburg. Die Untersuchung könnte wichtige Erkenntnisse zur Entstehung von Hirnkrankheiten und zur Therapieentwicklung liefern.
Was ins Gehirn gelangt und was nicht, wird streng kontrolliert. Forscherinnen und Forscher der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg haben jetzt Fresszellen untersucht, die die Blutgefäße im Gehirn ummanteln und die Blut-Hirn-Schranke verstärken. Wie die Wissenschaftler vom Institut für Neuropathologie des Universitätsklinikums Freiburg gemeinsam mit einem internationalen Forschungsteam nachwiesen, reifen diese Zellen erst nach der Geburt nach einem festgelegten schrittweisen Entwicklungsprogramm vollständig aus. Bislang hatte man angenommen, dass dieser Prozess in der Embryonalentwicklung abgeschlossen ist. Die Untersuchungen erfolgten zunächst an genetisch veränderten Mauslinien und wurden an menschlichen Proben bestätigt. Sie dürften wichtige Erkenntnisse für die Entstehung und Behandlung von Krankheiten des Gehirns liefern, glauben die Wissenschaftler.

„Wir konnten zeigen, dass die von uns untersuchten Immunzellen beim Menschen kurz vor der Geburt von der Hirnhaut an die Blutgefäße in das Gehirn einwandern und dort ausreifen. Dieser Prozess ist vermutlich erst Wochen nach der Geburt abgeschlossen und könnte zum Teil erklären, warum das Gehirn zu Beginn des Lebens so verletzlich ist“, sagte Prof. Marco Prinz, Ärztlicher Direktor des Instituts für Neuropathologie am Universitätsklinikum Freiburg und Leiter des Sonderforschungsbereichs/Transregio 167 – NeuroMac und Mitglied im Exzellenzcluster CIBSS –Centre for Integrative Biological Signalling Studies der Universität Freiburg. „Der späte Zeitpunkt der Reifung der Fresszellen, auch Makrophagen genannt, hat uns sehr überrascht, da die Vorläuferzellen bereits lange vorher im Gehirn vorhanden sind“, erklärte Prinz.

Außerdem konnten die Wissenschaftler erstmalig zeigen, dass die Gefäße als strukturgebende Zellen des Gehirns wichtige Signale für eine normale Entwicklung der Hirnmakrophagen aussenden.

„Die von uns untersuchten Immunzellen kontrollieren zusätzlich zur Blut-Hirn-Schranke, was aus dem Blut an die Hirnzellen gelangen kann, sie fressen Krankheitserreger und verhindern übermäßige Entzündungen. Auch an der Entstehung von Krebs, Alzheimer und Multipler Sklerose sind sie beteiligt. Unsere Erkenntnisse könnten für ein besseres Verständnis dieser Krankheiten und künftige Therapien von Bedeutung sein“, sagte Prinz weiter.

Farbmarkierte Zellen und Gen-Analysen

Für ihre Studie nutzten die Forscher um die beiden Erstautoren Dr. Takahiro Masuda von der Kyushu University, Japan, und Dr. Lukas Amann von der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg mehrere neu etablierte Mauslinien. Mit diesen ließen sich erstmalig gezielt verschiedene Typen von Hirnmakrophagen und deren Vorläuferzellen markieren und später mittels hochauflösender Mikroskopie in den verschiedenen Hirnregionen wiederfinden. Zusätzlich untersuchten sie die Genaktivität einzelner Zellen und bestimmten so deren Reifegrad: „Wir konnten die Daten auch an menschlichen Gehirnen bestätigen. Dadurch erzielen wir ein wesentlich tieferes Verständnis des zeitlichen Ablaufs und der molekularen Mechanismen in der Entwicklung der Zellen. Dieses Wissen kann nun genutzt werden, um neue und spezifischere Therapieansätze für Hirnerkrankungen zu erforschen“, sagte der Biologe Amann, der am Institut für Neuropathologie des Universitätsklinikums Freiburg tätig ist.

An der Studie waren Forscher aus Freiburg, Berlin, Hannover, Leipzig, Japan, Schweden, Frankreich und den USA beteiligt.