uni | mediendienst | forschung Nr. 90/2020 vom 16. Dezember 2020
Rhinoviren effektiv bekämpfen
Neue Wege für die Immunantwort bei Asthma bronchiale
Mit dem Herbst beginnt in unseren Breitengraden die Hochsaison für Rhinoviren, denn diese fühlen sich bei nasskaltem Wetter am wohlsten. Sie verursachen Erkältungssymptome, die für die meisten Menschen nicht weiter gefährlich sind. Anders jedoch etwa bei Kindern, die unter Asthma bronchiale leiden. Kommt es zu einer Infektion mit Rhinoviren, kann sich deren Gesundheitszustand erheblich verschlechtern. Wie sich das verhindern lässt, erforschte unlängst ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Universitätsklinikum Erlangen (UKER) in Zusammenarbeit mit internationalen Kolleginnen und Kollegen. Die Ergebnisse sind im „European Respiratory Journal“ erschienen.*
Untersucht wurden Vorgänge auf molekularer Ebene, denn für eine erfolgreiche Bekämpfung der Viren durch das körpereigene Immunsystem spielen bestimmte Rezeptoren auf der Zelloberfläche eine große Rolle. Prof. Susetta Neurath-Finotto, Professorin für Molekulare Pneumologie und Leiterin der Abteilung für Molekulare Pneumologie am UKER, erklärt: „Normalerweise eliminiert das Immunsystem die Rhinoviren. Jedoch muss es zunächst zu einer Immunantwort angeregt werden.“ Dies geschieht vor allem mittels des Botenstoffs Interferon-alpha, der wiederum über entsprechend Rezeptoren in die vom Virus befallenen Zellen gelangt. Bei den asthmatischen Kindern funktioniert das jedoch nicht optimal. Das Interferon-alpha gelangt nicht ausreichend in die Zellen und das Virus breitet sich weiter aus.
Mithilfe des am UKE untersuchten Moleküls R848 können allerdings die Rezeptoren für Interferon-lambda aktiviert werden. Dies hat die Forschungsgruppe anhand von In-Vitro-Tests mit Blutzellen von Kindern mit und ohne Asthma nachgewiesen. „Die Behandlung mit R848 ebnet dem Interferon-lambda den Weg in die Zellen, so dass eine antivirale Immunantwort ermöglicht wird“, sagt Prof. Neurath-Finotto.
*DOI: 10.1183/13993003.01562-2020
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Susetta Finotto, Abteilung für Molekulare Pneumologie (UKER)
Astrozyten beeinflussen das Verhalten
Internationales Forschendenteam entdeckt die wichtige Rolle von Gliazellen bei der Entscheidungsfindung
Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben gemeinsam mit spanischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern herausgefunden, dass Astrozyten im präfrontalen Kortex (PFC) eine wesentliche Rolle spielen, wenn das Gehirn bei zielgerichteten Verhaltensweisen Vor- und Nachteile einer Entscheidung gegeneinander abwägt. Ihre Forschungsergebnisse haben sie in der Zeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht*.
Häufig wird bisher davon ausgegangen, dass bei der Entscheidungsfindung ausschließlich Neuronen eine Rolle spielen, also die Zellen, die dafür sorgen, dass Erregungen im Gehirn weitergeleitet werden. Eine Zusammenarbeit des Labors von Prof. Dr. Alexey Ponomarenko, Professur für Physiologie der FAU, und Dr. Gertrudis Perea von spanischen Cajal Institute in Kooperation mit dem New York University Langone Medical Center hat jedoch die zentrale Rolle der Astrozyten bei der Entscheidungsfindung nachgewiesen. Astrozyten gehören zu den Gliazellen, die das Stützgerüst für die Nervenzellen bilden. Die Experimente von Dr. Sara Mederos, der ersten Autorin der Studie, konnten nachweisen, dass die sternförmigen Zellen im PFC das nötige Gleichgewicht zwischen Neuronen, die Signale senden, und inaktiven Neuronen herstellen. Damit machen sie gelingende und schnelle Entscheidungsfindungen erst möglich.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden außerdem heraus, dass auch die Astrozyten auf die Signale der Botenstoffe im Gehirn reagieren, ohne die neuronalen Netzwerke untereinander keine Signale übertragen können. So sind Astrozyten empfindlich für den hemmenden Neurotransmitter GABA. Die Experimente im Labor mit Mäusen zeigten, dass diese besseren Entscheidungen treffen, wenn der Neurotransmitter in den Astrozyten die schnelle Gamma-Oszillation positiv beeinflusst. Die Hirn-Oszillation ist eine Art interner Zeitgeber für die Aktivität der Neuronen, sie sind gleichsam der Rhythmus, in dem die Zellen arbeiten. Als das Forschendenteam die Astrozyten mit Hilfe von Lichtimpulsen zusätzlich aktivierte, verbesserte dies die Gamma-Oszillation und damit die gesamte kognitive Leistung. Die Optogenetik, also die Lichtstimulation der Zellen, ist ein bewährtes Verfahren, für das Zellen durch genetische Veränderung lichtempfindlich gemacht werden.
Das Forschungsprojekt hat gezeigt, dass Gehirnfunktionen, die von den Astrozyten abhängen, durch Optogenetik verbessert werden können und dies zu schnelleren und richtigeren Entscheidungen führt. Wie effektiv die Modulation von Hirn-Oszillationen durch Lichtimpulse ist, wird derzeit in vielen Bereichen erforscht, so etwa bei der Behandlung der Alzheimer-Krankheit. Die Forschungen über die Funktionsweise der Astrozyten liefern nun für die Praxis weitere wertvolle Impulse.
*DOI: 10.1038/s41593-020-00752-x
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Alexey Ponomarenko, Professur für Physiologie
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