Neuer Held der frühkindlichen Immunabwehr identifiziert

Ein Team von Wissenschaftlern der Universitätsmedizin Magdeburg hat einen neuen Mechanismus innerhalb der altersspezifischen Infektionsabwehr gegen bakterielle Erreger entschlüsselt. Eine entscheidende Rolle spielt dabei eine Gruppe Bakterien, die im Darm von Kleinkindern dominant sind.

Das menschliche Immunsystem ist ständig aktiv und reagiert dabei ununterbrochen auf fremde Antigene. Allerdings fallen die Reaktionen bei Säuglingen, Kindern und Erwachsenen ganz unterschiedlich aus. Das zeigten die Immunantworten auf das Corona-Virus bereits sehr eindrücklich, aber auch bei bakteriellen Infektionen konnte das Team um Immunologin Prof. Monika Brunner-Weinzierl, Leiterin der Experimentellen Pädiatrie und Neonatologie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, im Rahmen einer aktuellen Studie ebenfalls erhebliche altersabhängige Unterschiede feststellen. Gleichzeitig konnte die Gruppe neue Erkenntnisse über die Rolle der T-Zellen – die maßgeblich darüber entscheiden, ob und in welcher Form eine Immunreaktion stattfindet – gewinnen.

In der Studie wurden dazu die antibakteriellen T-Zell-Reaktionen gegen drei verschiedene Bakterienstämme in frühen Lebensphasen sowie im Erwachsenenalter untersucht. Die Ergebnisse wurden in „Nature Communications“ veröffentlicht und könnten in Zukunft dazu beitragen, gezieltere und effektivere Ansätze zur Behandlung und Prävention von Infektionen zu entwickeln, die auf die jeweilige Altersgruppe zugeschnitten sind.

Der Fokus der Wissenschaftler richtete sich insbesondere auf die Fragen, wie sich T-Helferzellen im frühen Lebensalter differenzieren, auf krankheitserregende sowie harmlose Antigene reagieren und wie der Organismus das im Wachsen befindende Gewebe schützt, um lebenslange Schäden zu vermeiden. „Diese Fragestellung ist bislang noch wenig verstanden und stellt eine grundlegende wissenschaftliche Herausforderung dar. Die immunologischen Anforderungen in den ersten Lebensjahren, wenn das immunologische Gedächtnis noch nicht ausreichend entwickelt ist, sind hoch. Sofortige Abwehrmechanismen sind notwendig, um den Organismus zu schützen, während die gleichzeitige Entzündung geringgehalten werden muss, um Schäden am sich entwickelnden Gewebe zu vermeiden“, erklärt Brunner-Weinzierl.

In der Studie wurden die T-Zell-Reaktionen gegen die Bakterienstämme Staphylococcus aureus ssp. aureus (S. aureus), Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis) und Bifidobacterium longum ssp. infantis (B. infantis) in frühen Lebensphasen und bei Erwachsenen, darunter auch Patienten mit COVID-19-Infektionen, untersucht. Laut der Immunologin zeigten die Ergebnisse deutliche Unterschiede in den alters- und erregerabhängigen Strategien der Immunabwehr. Im Fall von B. infantis entschlüsselte die Gruppe zudem überraschend einen Mechanismus, der Immunantworten unterdrückt. Brunner-Weinzierl erklärt: „Wir konnten zeigen, dass das Immunsystem tatsächlich aktiv auf die Darmbakterien B. infantis reagiert. Es wurden regulatorische T-Zellen generiert, die hervorragend überschießende Immunantworten abschalten können. Bisher dachte man, dass B. infantis im Darm lediglich als eine Art Barriere fungiert, damit sich potenziell krankheitserregende Bakterien nicht ansiedeln können.“ Dieser Mechanismus sei bereits von Neugeborenen mit einem noch heranreifenden Immunsystem bekannt. „Wir konnten ähnliche Phänomene bei Erwachsenen im Reagenzglas nachstellen. Bemerkenswerterweise konnten die generierten regulatorischen T-Zellen sowohl überschießende Entzündungsreaktionen von COVID-19-Patienten, aber auch allergische Antworten gegen Birkenpollen und S. aureus unterdrücken.“

Mit Blick auf neue Therapiestrategien betont Brunner-Weinzierl: „Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass das Immunsystem im Laufe des Lebens erhebliche Veränderungen durchläuft, die unsere Fähigkeit zur Abwehr von bakteriellen Infektionen beeinflussen. Diese Erkenntnisse könnten in der Zukunft dazu beitragen, maßgeschneiderte Immuntherapien zu entwickeln, die auf die individuellen Bedürfnisse von Säuglingen, Kindern und Erwachsenen zugeschnitten sind. Weiterhin gibt es insbesondere in den ersten Lebensmonaten raffinierte Strategien, den Organismus gegen überschießende oder sogar unerwünschte Entzündungsreaktionen zu schützen. Diese könnten dann bei Erwachsenen wieder wachgerufen werden, wenn sie nicht mehr funktionieren.”