Wie das Immunsystem lernt, Nahrung zu tolerieren

Forschende entdeckten Protein-Epitope aus Mais, Weizen und Soja, die regulatorische T-Zellen aktivieren und so die Nahrungsmitteltoleranz beeinflussen. Das könnte einen möglichen Weg zu neuen Therapien gegen Nahrungsmittelallergien eröffnen.

Eine von Forschenden der Stanford University (USA) geleitete Studie identifiziert neue Abschnitte von Nahrungsproteinen, die den Immunzellen des Darms signalisieren, wann bestimmte Lebensmittel toleriert werden sollen. Drei solcher Proteinsegmente, sogenannte Epitope, wurden entdeckt – jeweils eines aus Sojabohne, Mais und Weizen. Diese Epitope interagieren mit spezialisierten Immunzellen, den regulatorischen T‑Zellen (T_reg), die die Entscheidung zwischen Toleranz und Abstoßung steuern.

Die Ergebnisse stellen einen wesentlichen Fortschritt im Verständnis der Nahrungsmitteltoleranz dar und könnten künftig zur Entwicklung von Immuntherapien gegen Nahrungsmittelallergien beitragen. Die Studie wurde in „Science Immunology“ veröffentlicht und durch Fördermittel der National Institutes of Health (NIH), der National Science Foundation (NSF) sowie durch private Stiftungen finanziert.

„Mich interessiert die Grundlagenforschung, weil sie sowohl normale als auch pathologische Immunprozesse verständlich macht“, erläutert Dr. Jamie Blum, die die Studie an der Stanford University abschloss und nun als Assistant Professor am NOMIS Center for Immunobiology and Microbial Pathogenesis des Salk Institute tätig ist. „Wenn wir verstehen, wie das Immunsystem ein Protein als ‚harmlos‘ erkennt, können daraus neue Therapien entstehen, die die Toleranz bei Allergikern fördern.“

Wie entstehen Nahrungsmittelallergien?

Etwa 6 Prozent der Kinder und 3–4 Prozent der Erwachsenen leiden an Nahrungsmittelallergien. Forschende arbeiten seit Jahren daran, die Mechanismen zu entschlüsseln, die diese Reaktionen auf eigentlich harmlose Nahrungsmittel auslösen. Bekannt ist, dass bestimmte Proteine sogenannter Hauptallergene – etwa aus Erdnuss oder Ei – spezifische Immunglobulin-E-Antikörper aktivieren, die wiederum Mastzellen und Basophile stimulieren und so akute Entzündungsreaktionen hervorrufen.

Regulatorische T‑Zellen spielen eine Schlüsselrolle in der Induktion und Aufrechterhaltung von Toleranz. Bekannt sind ihre immunsuppressiven und antiinflammatorischen Wirkungen. Unklar war bislang jedoch das „Was“ – also welche konkreten Proteine diese Nicht-Reaktion auslösen.

Welche Proteine werden toleriert?

Die Untersuchung begann mit gewöhnlichem Mäusefutter. Anstatt einzelne Nahrungsbestandteile gesondert zu testen, analysierten die Forschenden die T‑Zellen von Mäusen unter normaler Ernährung. Dabei identifizierten sie, an welche Proteinfragmente die regulatorischen T‑Zellen banden, und ordneten diese anschließend bestimmten Nahrungsbestandteilen zu.

Sie fanden drei Epitope aus verschiedenen Nahrungsproteinen: eines aus Mais, eines aus Weizen und eines aus Sojabohne. Bemerkenswert ist, dass alle drei Epitope aus Samenproteinen stammen, was darauf hindeutet, dass diese häufig vorkommenden pflanzlichen Speicherproteine bevorzugte Ziele der Toleranzmechanismen des Immunsystems sind.

Die häufigsten T‑Zellen waren jene, die auf das Mais‑Epitop reagierten – was plausibel ist, da Mais selten ein Allergen ist. Die Entdeckung eines Soja‑Epitops ist besonders interessant, da Soja eine der häufigsten Nahrungsmittelallergien beim Menschen ist. Zudem interagiert der Rezeptor, der das Soja‑Epitop bindet, auch mit einem Sesam-Epitop – ein Hinweis auf Kreuztoleranz.

Mithilfe von Mausmodellen und Zellkulturen fand das Team heraus, dass T_reg‑Zellen vorwiegend im Darm lokalisiert sind und je nach Inflammationszustand entweder entzündungshemmend wirken oder ein nicht reaktives Milieu aufrechterhalten.

Kann man Nahrungsmittelallergien künftig beseitigen?

Die identifizierten Samen‑Epitope erweitern das Verständnis der oralen Toleranz. Da T_reg‑Zellen bereits als vielversprechende Grundlage für Immuntherapien gegen schwere Nahrungsmittelallergien gelten, eröffnet die gezielte Induktion oder gentechnische Programmierung von T_reg‑Zellen zur Toleranz bestimmter Nahrungsproteine möglicherweise neue therapeutische Wege, um überschießende Immunreaktionen zu unterdrücken.

„Die Ernährung ist unsere unmittelbarste Schnittstelle zur Umwelt“, erklärt Blum. „Die korrekte Erkennung von Nahrungsmitteln als sicher schafft ein antiinflammatorisches Milieu, das die Nährstoffaufnahme unterstützt und Allergien vorbeugt. Unsere Forschung verbessert das Verständnis der wichtigsten Nahrungsallergene und weist auf künftige therapeutische Ansätze hin, die allergische und autoimmune Zustände umlenken könnten.“

Die Forschenden planen, ihre Analysen auf humane Proben zu übertragen. Das hierfür entwickelte Nachweissystem zur Identifikation der spezifischen Epitope steht mittlerweile anderen Forschungsgruppen zur Verfügung, was neue Erkenntnisse zur T_reg‑vermittelten oralen Toleranz beim Menschen erwarten lässt. (ins)