Tajie Harris, PhD, hat entdeckt, wie der Körper einen weit verbreiteten Gehirnparasiten in Schach hält. Die Entdeckung hat Auswirkungen auf Hirninfektionen, neurodegenerative Erkrankungen und mehr.
Mehr als 30 Millionen Amerikaner sind mit einem Hirnparasiten infiziert, der durch Katzen und kontaminiertes Fleisch verbreitet wird, aber die meisten werden nie Symptome zeigen. Eine neue Entdeckung der University of Virginia School of Medicine erklärt, warum das so ist, und diese Erkenntnis könnte wichtige Auswirkungen auf Hirninfektionen, neurodegenerative Krankheiten und Autoimmunerkrankungen haben.
Die UVA-Forscher fanden heraus, dass der Parasit, Toxoplasma gondii, von Abwehrzellen des Gehirns, den Mikroglia, in Schach gehalten wird. Diese Mikroglia setzen ein einzigartiges Immunmolekül, IL-1a, frei, das Immunzellen aus dem Blut rekrutiert, um den Parasiten im Gehirn zu kontrollieren, fanden die Wissenschaftler heraus. Dieser Prozess funktioniert so gut, dass nur sehr wenige Menschen symptomatische Toxoplasmose entwickeln, die Krankheit, die der Parasit auslöst.
Die Rolle der Mikroglia zu verstehen ist wichtig, da sie normalerweise die einzigen Immunzellen im Gehirn sind. Die neue Entdeckung zeigt, wie sie im Bedarfsfall Hilfe rekrutieren, und diese Entdeckung könnte für jede Erkrankung des Gehirns mit einer immunologischen Komponente gelten – einschließlich Hirnverletzungen, neurodegenerativen Erkrankungen, Schlaganfall, Multipler Sklerose und mehr.
„Die Mikroglia müssen sterben, um das Gehirn vor dieser Infektion zu retten“, sagte die Forscherin Tajie Harris, PhD, vom Department of Neuroscience der UVA und Interimsdirektorin des Center for Brain Immunology and Glia (BIG). „Andernfalls bliebe das IL-1a in den Mikroglia stecken und würde das Immunsystem nicht darauf aufmerksam machen, dass etwas nicht stimmt.“
Battling the Brain Parasite
Das Department of Neuroscience und das BIG-Zentrum der UVA haben in den letzten Jahren unser Verständnis der Beziehung zwischen dem Gehirn und dem körpereigenen Immunsystem völlig umgeschrieben. Jahrzehntelang wurde in den Lehrbüchern gelehrt, dass das Gehirn nicht mit dem Immunsystem verbunden sei. Die UVA-Forschung hat jedoch gezeigt, dass dies nicht der Fall ist – zum Entsetzen der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Viele Forscher untersuchen nun die Auswirkungen dieser wichtigen Entdeckung.
Ein Schwerpunkt sind die Mikroglia und ihre Rolle bei der Verteidigung des Gehirns. Diese Frage ist schwer zu beantworten, da Mikroglia eng mit anderen Immunzellen in anderen Teilen des Körpers verwandt sind. Bis vor kurzem haben Laborinstrumente, die auf Mikroglia abzielen, auch auf diese anderen Zellen abgezielt, so dass es schwierig war, zwischen den beiden zu unterscheiden.
UVA-Forscherin Samantha J. Batista, Doktorandin in Harris‘ Labor, verwendete einen eleganten Ansatz, der die langlebige Natur der Mikroglia nutzte, um ihre Rolle bei Gehirninfektionen zu verstehen. Sie und ihre Kollegen fanden heraus, dass die Infektion die Mikroglia dazu veranlasste, auf entzündliche Weise abzusterben – eine Art und Weise, die die eng verwandten Immunzellen nicht tun.
Die Mikroglia platzen, so stellten die Forscher fest, um Immunzellen, so genannte Makrophagen, zu rekrutieren, um die Infektion mit Toxoplasma gondii zu kontrollieren. Dieser Befund hilft zu erklären, warum die meisten Menschen keine Probleme haben, den Parasiten zu kontrollieren, während einige – vor allem Menschen mit geschwächtem Immunsystem – sehr krank werden können.
„Das Verständnis von Signalwegen wie diesem könnte für andere Krankheiten, die mit Neuroinflammation einhergehen, von Nutzen sein“, sagte Batista. „Wir können uns fragen, ob die Förderung dieses Signalwegs in Situationen hilfreich ist, in denen eine stärkere Immunpräsenz im Gehirn erforderlich ist, wie etwa bei Infektionen oder Krebserkrankungen, und ob die Hemmung dieses Moleküls bei Krankheiten hilfreich sein könnte, die durch eine zu starke Neuroinflammation ausgelöst werden, wie etwa Multiple Sklerose. Ein spezifischer Signalweg wie dieser könnte weniger Nebenwirkungen haben als eine breitere Bekämpfung der Entzündung.“
In Zukunft wollen Harris, Batista und ihre Mitarbeiter herausfinden, wie Mikroglia die Parasiten im Gehirn erkennen. Die Mikroglia könnten das Vorhandensein des Parasiten direkt erkennen, oder sie könnten eine Schädigung des Hirngewebes erkennen, ein Phänomen, das bei vielen Krankheiten auftritt.
„Das Immunsystem muss in das Gehirn eindringen, um gefährliche Infektionen zu bekämpfen“, sagte Harris, der zum Carter Immunology Center der UVA gehört. „Wir wissen jetzt, wie die Mikroglia Alarm schlagen, um das Gehirn zu schützen. Wir vermuten, dass ähnliche Signale bei der Alzheimer-Krankheit übersehen oder fehlinterpretiert werden, was einen spannenden neuen Weg für die Forschung im Labor eröffnet.“
Ergebnisse veröffentlicht
Die Forscher haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Das Forschungsteam bestand aus Batista, Katherine M. Still, David Johanson, Jeremy A. Thompson, Carleigh A. O’Brien, John R. Lukens und Harris.
Die Forschung wurde von den National Institutes of Health mit den Stipendien R01NS091067, R56NS106028, R01NS112516, R01NS106383, T32AI007046, T32GM008328 und T32AI007496, einem Carter Immunology Center Collaborative Research Grant, dem Zuschuss AARG-18-566113 der Alzheimer’s Association, der Owens Family Foundation und einem University of Virginia Research & Development Award unterstützt.
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Dieser Artikel wurde von Katherine Still verfasst, einem Mitglied des Forschungsteams und Redakteurin für Gesundheit und Wissenschaft bei der Studentenzeitung Cavalier Daily der UVA.
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