Wissenschaftler entdecken, wie riesige Zellen großen Müll entsorgen

Eine neue Studie hat aufgeklärt, wie Riesenzellen aus fusionierten Immunzellen sperriges Abfallmaterial entsorgen, das sonst die Biologie des Körpers verstopfen könnte. Die Ergebnisse helfen dabei, einige unbeantwortete Fragen rund um so genannte multinukleäre Riesenzellen zu klären. Sie könnten auch erklären, warum eine neue Behandlung für systemische Amyloidose - eine seltene, aber ernste Erkrankung, die durch Ablagerungen von abnormalem Protein verursacht wird - in Versuchen Erfolg zeigt.
Zwei riesige fusionierte Zellen - eine in der Mitte anhaftend an ihr Ziel, die andere unten links halbhaftend - umgeben von phagozytischen Zellen. Die blauen Punkte sind Kerne.
Bildnachweis: Ronny Milde / TUM

Die Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wird Zellberichte, ist die Arbeit von Forschern der Technischen Universität München (TUM) in Deutschland und des University College London (UCL) in Großbritannien.

Multinukleäre Riesenzellen (MGCs) wurden erstmals vor über 100 Jahren entdeckt. Sie treten bei bestimmten chronisch-entzündlichen Erkrankungen wie Tuberkulose (TB) und auch bei Fremdmaterial eindringendem Gewebe auf - sie treten beispielsweise als Reaktion auf Implantate wie künstliche Hüften auf.

Es ist bekannt, dass MGCs aus der Fusion von Phagozyten entstehen - Immunzellen, die den Körper durch verschlingende Bakterien, schädliche Fremdpartikel und tote oder sterbende Zellen schützen.

Viele der Mechanismen, die der Aktivität dieser Riesenzellen zugrunde liegen, sind jedoch nicht gut verstanden, wie Co-Senior-Autor Dr. Admar Verschoor, Leiter einer Gruppe im TUM-Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene, erklärt:

"Weil sie so groß sind und aus mehreren phagozytischen Zellen stammen, wurde vermutet, dass sie als spezialisierte Entsorgungseinheiten für bestimmte Formen von Abfall dienen könnten. Aber eine endgültige Bestätigung oder eine molekulare und zelluläre Grundlage für diese Theorie fehlte bisher."

Die Studie hat zwei Stränge - einer beinhaltet eine Reihe von aufwendigen Zellexperimenten und der andere untersucht, was bei systemischer Amyloidose passiert.

Systemische Amyloidose ist eine Gruppe von seltenen Krankheiten, die durch den Aufbau von instabilen Proteinen außerhalb von Zellen, wie im Blut, verursacht werden. Die Proteinablagerungen schädigen Organe wie Herz, Leber, Milz, Niere und Darm. Das Ergebnis ist eine Organfunktionsstörung und schließlich der Tod. Aktuelle Behandlungsmöglichkeiten für diese Krankheiten sind begrenzt.

Proteinablagerungen in der Amyloidose "schmecken besser mit ein bisschen Ergänzung"

Im Vorfeld der Studie hatte Mark B. Pepys, Medizinprofessor am Zentrum für Amyloidose und Akute-Phase-Proteine ??an der UCL, bereits erfolgreich eine neue Behandlung für die systemische Amyloidose getestet, die unter anderem die Bildung von Riesenzellen.

Aber Prof. Pepys sagt, sie konnten nicht erklären, warum die Behandlung funktioniert hat. Deshalb hat das UCL-Team mit der Expertise des TUM-Teams in Phagozytenzellen und dem Immunsystem zusammengearbeitet.

Als sie zusammenführten, was sie in den Zellkulturexperimenten mit dem Amyloidose-Krankheitsmodell beobachteten, konnten die Forscher eine mechanistische Erklärung dafür finden, wie und warum die Riesenzellen die anomalen Amyloidproteinablagerungen anvisieren und auffressen.

Eines der Dinge, die sie beobachtet haben, ist, wenn die Phagozyten zu einer Riesenzelle verschmelzen, die große Zelle eine gekräuselte, überschüssige Membran hat, die für die Aufnahme großer Materialien sorgt.

Es scheint jedoch, dass die Behandlung nicht nur die Bildung der Riesenzellen fördert; Es überzieht auch die abnormalen Proteinablagerungen mit Molekülen, die als "Komplement" dienen. Die Riesenzellen "genießen" und verschlingen das Komplement-beschichtete Material, wie Dr. Verschoor erklärt:

"Komplement wirkt ein bisschen wie die Butter auf unserem Brot. So wie Brot mit etwas Butter schmeckt, werden die pathogenen Eiweißablagerungen in Amyloidose attraktiver für Riesenzellen mit ein wenig Komplement auf ihnen."

Die Forscher konnten den verschlingenden Prozess unter dem Mikroskop beobachten. Sie konnten die großen Phagozytenzellen sehen, die die störenden Proteinklumpen umgeben und zerstören.

"Unsere Studien zeigen, dass Riesenzellen besonders gut dazu geeignet sind, große, komplementmarkierte Ziele zu entfernen, und erklären, warum sie so effektiv in der viel versprechenden neuen Behandlung für systemische Amyloidose wirken können", schließt Dr. Verschoor.

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