Unsere Immunsystems ist wie eine gut ausgebildete Brigade.

Jede Einheit hat eine einzigartige Spezialität. Einige Zellen töten eindringende Feinde direkt; andere setzen Protein-„Marker“ frei, um Immunzelltypen zu einem Ziel zu locken. Zusammen sind sie eine gewaltige Kraft, die biologische Bedrohungen abwehrt – sowohl Krankheitserreger von außerhalb des Körpers als auch Krebs oder alternde „Zombie“-Zellen von innen.

Mit zunehmendem Alter bricht die Kameradschaft zusammen. Bei einigen Einheiten kommt es zu chronischen Entzündungen, die im Gehirn und im Körper verheerende Folgen haben. Diese Zellen erhöhen das Risiko für Demenz und Herzerkrankungen und führen zu einem allmählichen Muskelschwund. Andere Einheiten, die gegen neuartige Krankheitserreger – etwa einen neuen Grippestamm – kämpfen, schrumpfen langsam, was die Abwehr von Infektionen erschwert.

Alle diese Zellen stammen aus einer einzigen Quelle: einer Art Stammzelle im Knochenmark.

Diese Woche, in eine Studie veröffentlicht NaturWissenschaftler sagen, dass sie das Gleichgewicht zwischen den Einheiten bei alten Mäusen wiederhergestellt und ihr Immunsystem in einen jugendlichen Zustand zurückversetzt haben. Mithilfe eines Antikörpers zielte das Team auf eine Subpopulation von Stammzellen, die sich schließlich zu den Immunzellen entwickelt, die chronischen Entzündungen zugrunde liegen. Die Antikörper hefteten sich an Ziele und versammelten andere Immunzellen, um sie auszulöschen.

Bei älteren Mäusen stärkte die einmalige Behandlung ihr Immunsystem. Bei einer Herausforderung mit einem Impfstoff erzeugten die Mäuse eine stärkere Immunantwort als nicht behandelte Artgenossen und wehrten spätere Virusinfektionen problemlos ab.

Bei der Verjüngung des Immunsystems geht es nicht nur um die Bekämpfung von Krankheitserregern. Ein gealtertes Immunsystem erhöht das Risiko einer Erkrankung altersbedingte medizinische Probleme, wie Demenz, Schlaganfall und Herzinfarkt.

„Die Beseitigung der zugrunde liegenden Ursachen des Alterns ist von zentraler Bedeutung für die Prävention mehrerer altersbedingter Krankheiten.“ schrieb Stammzellwissenschaftler Dr. Yasar Arfat Kasu und Robert Signer von der University of California, San Diego, die nicht an der Studie beteiligt waren. Die Intervention „könnte daher einen übergroßen Einfluss auf die Stärkung der Immunität, die Verringerung der Häufigkeit und Schwere chronisch entzündlicher Erkrankungen und die Vorbeugung von Bluterkrankungen haben.“

Stammzellnachfolge

Alle Blutzellen stammen aus einer einzigen Quelle: hämatopoetischen Stammzellen oder Blutstammzellen, die sich im Knochenmark befinden.

Einige dieser Stammzellen werden schließlich zu „kämpfenden“ weißen Blutkörperchen, darunter Killer-T-Zellen, die – ihrem Namen entsprechend – Krebszellen und Infektionen direkt zerstören. Andere werden zu B-Zellen, die Antikörper ausspucken, um Eindringlinge zur Eliminierung zu markieren. Diese Einheit des Immunsystems wird als „adaptiv“ bezeichnet, weil sie neue Eindringlinge bekämpfen kann, die der Körper noch nie gesehen hat.

Noch mehr Blutstammzellen verwandeln sich in unzählige andere Immunzelltypen – darunter auch solche, die ihre Feinde buchstäblich fressen. Diese Zellen bilden die angeborene Immuneinheit, die bei der Geburt vorhanden ist und während unseres gesamten Lebens die erste Verteidigungslinie darstellt.

Im Gegensatz zu ihren adaptiven Kameraden, die gezielter auf Eindringlinge abzielen, nutzt die angeborene Einheit eine „Alles verbrennen“-Strategie, um Infektionen abzuwehren, indem sie lokale Entzündungen verstärkt. Es ist ein zweischneidiges Schwert. Während die Einheit in der Jugend nützlich ist, wird sie mit zunehmendem Alter dominant und verursacht chronische Entzündungen, die den Körper allmählich schädigen.

Der Grund dafür liegt in der Herkunft der Stammzellen des Immunsystems.

Blutstammzellen gibt es in verschiedenen Arten. Manche produzieren beide Immuneinheiten gleichermaßen; andere sind voreingenommen gegenüber der angeborenen Einheit. Mit zunehmendem Alter letzteres nach und nach übernehmen, was chronische Entzündungen verstärkt und gleichzeitig den Schutz vor neuen Krankheitserregern verringert. Dies ist zum Teil der Grund, warum älteren Menschen empfohlen wird, sich erneut gegen Grippe impfen zu lassen, und warum sie als erste an der Reihe sind, sich gegen Covid-19 impfen zu lassen.

Die neue Studie beschreibt einen praktischen Ansatz zur Wiederherstellung des Gleichgewichts des gealterten Immunsystems. Mit einer auf Antikörpern basierenden Therapie zerstörten die Wissenschaftler direkt die Stammzellpopulation, die zu chronischen Entzündungen führt.

Blood Bath

Wie die meisten Zellen haben Blutstammzellen einen einzigartigen Fingerabdruck – eine Reihe von Proteinen, die auf ihrer Oberfläche verteilt sind. Eine Untergruppe der Zellen, sogenannte my-HSCs, produziert mit größerer Wahrscheinlichkeit Zellen des angeborenen Immunsystems, die mit zunehmendem Alter chronische Entzündungen auslösen.

Durch die Analyse mehrerer Genexpressionsdatensätze aus Blutstammzellen fand das Team drei Proteinmarker, mit denen es my-HSCs-Zellen in alten Mäusen identifizieren und gezielt angreifen konnte. Anschließend entwickelten sie einen Antikörper, der die Zellen gezielt eliminiert.

Nur eine Woche nach der Infusion an ältere Mäuse hatte der Antikörper die Anzahl der myHSC-Zellen in deren Knochenmark reduziert, ohne andere Blutstammzellen zu schädigen. Ein genetisches Screening bestätigte, dass das Immunprofil der Mäuse eher dem junger Mäuse ähnelte.

Die One-Shot-Behandlung dauerte „auffallend” lange, schrieben Kasu und Signer. Eine einzige Injektion reduzierte die lästigen Stammzellen für mindestens zwei Monate – etwa ein Zwölftel der Lebensspanne einer Maus. Da my-HSCs nicht mehr dominant sind, gewinnen gesunde Blutstammzellen im Knochenmark an Boden. Mindestens vier Monate lang produzierten die behandelten Mäuse mehr Zellen in der adaptiven Immuneinheit als ihre gleichaltrigen Artgenossen und hatten insgesamt weniger Entzündungen.

Als ultimativen Test provozierte das Team ältere Mäuse mit einem schwierigen Virus. Um die Infektion zu bekämpfen, mussten mehrere Komponenten des adaptiven Immunsystems auf Hochtouren laufen und zusammenarbeiten.

Einige ältere Mäuse erhielten einen Impfstoff und die Antikörperbehandlung. Andere erhielten lediglich den Impfstoff. Diejenigen, die mit dem Antikörper behandelt wurden, zeigten eine stärkere schützende Immunantwort. Wenn ihnen eine Dosis des Virus verabreicht wurde, rekrutierte ihr Immunsystem schnell adaptive Immunzellen und bekämpfte die Infektion – während diejenigen, die nur den Impfstoff erhielten, Schwierigkeiten hatten.

Wiederherstellung des Gleichgewichts

Die Studie zeigt, dass nicht alle Blutstammzellen gleich sind. Die Eliminierung derjenigen, die Entzündungen verursachen, verändert direkt das biologische „Alter“ des gesamten Immunsystems und ermöglicht es ihm, schädliche Veränderungen im Körper besser zu bewältigen und Infektionen abzuwehren.

Wie eine leckende Mülltonne können Zellen des angeborenen Immunsystems entzündliche Moleküle in ihre Umgebung abgeben. Durch die Säuberung der Quelle könnte der Antikörper auch die Umgebung verändert haben, in der die Zellen leben, sodass sie während des Alterns besser gedeihen können.

Darüber hinaus ist das Immunsystem ein „Auge am Himmel“ zur Überwachung von Krebs. Die Wiederbelebung der Immunfunktion könnte die Überwachungssysteme wiederherstellen, die zur Beseitigung von Krebszellen erforderlich sind. Die Antikörperbehandlung könnte hier möglicherweise mit der CAR-T-Therapie oder klassischen Krebstherapien wie der Chemotherapie als Doppelschlag gegen die Krankheit kombiniert werden.

Aber es kommt nicht bald in die Kliniken. Ohne unerwartete Rückschläge oder regulatorische Probleme, schätzt das Team drei bis fünf Jahre vor dem Testen an Menschen. Als nächsten Schritt wollen sie die Therapie auf andere Erkrankungen im Zusammenhang mit einer Fehlfunktion des Immunsystems ausweiten.

Bild-Kredit: Volker Brinkmann

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• Quelle: https://singularityhub.com/2024/03/29/a-new-treatment-rejuvenates-aging-immune-systems-in-elderly-mice/