Ergebnisbericht 2010/11 - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

BERICHTE AUS DER FORSCHUNG | Die Alterung des Immunsystems: Probleme und Perspektiven
Eine wesentliche Einschränkung bei der Übertragung der
mit dem Mausmodell erzielten Ergebnisse über die Immunalterung
auf die Immunoseneszenz beim Menschen ergibt sich
aus der relativ kurzen Lebensspanne von Mäusen (~2,5 Jahre).
Eine geeignetere Alternative bieten Untersuchungen an
älteren, nicht-menschlichen Rhesusprimaten (NHP), die dem
Menschen in phylogenetischer Hinsicht und auch bezüglich
der Lebenszeit (durchschnittliche Lebenserwartung bei Rhesusaffen
~25 Jahre) wesentlich ähnlicher sind. Andererseits
sind die Möglichkeiten der Forschung anhand von Primatenmodellen
aufgrund ethischer Bedenken und technischer Einschränkungen
begrenzt. Bei einem Experiment lässt sich nur
eine begrenzte Anzahl von NHP unterbringen und einsetzen.
Hinzu kommt, dass die ausgefeilten genetischen Modelle, die
für Mausexperimente frei verfügbar sind, praktisch nicht auf
Wirte mit einer längeren Lebensspanne übertragbar sind. So
bieten verschiedene Modelle unterschiedliche Vorteile bei
der Untersuchung der Immunoseneszenz. Die Ermittlung der
jeweiligen Vor- und Nachteile der einzelnen Untersuchungsmodelle
und deren Einsatz im entsprechenden Kontext sind
für den Erfolg der Forschung von größter Bedeutung.
Immunverjüngung: mehr als nur ein Traum? Ein tieferes
Verständnis der in den Zellen sowie auf molekularer Ebene
stattfi ndenden Änderungsvorgänge, die die Alterung des
Immunsystems bedingen, ist die Voraussetzung für die Entwicklung
neuer Methoden zur Umkehrung dieses Prozesses.
Da die Immunoseneszenz im Zusammenhang mit einer verminderten
Produktion von jungen B- und T-Zellen steht, kann
eine Wiederbelebung des Immunsystems mit neuen B- und
T-Zellen aus universellen Stammzellen eine Möglichkeit sein,
die Immunoseneszenz bei älteren Patienten zurückzubilden.
Voraussetzung dafür ist, dass sich die adulten Körperzellen
zu universellen Stammzellen umprogrammieren lassen,
um daraus junge Lymphozyten zu bilden. Eine weitere, im
Tiermodell getestete, vielversprechende Strategie besteht in
der Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit der Thymuszellen
im Epithel. Der Abbau der Thymuszellen wird nach
der Behandlung mit Keratinozyten-Wachstumsfaktoren (Min
et al., 2007) verzögert. Eine weitere Möglichkeit zur Verjüngung
des gealterten Immunsystems ist die Beeinfl ussung der
Produktion von Lymphozyten zur Erhöhung der Anzahl der
jungen B- und T-Zellen, die sich in sekundären lymphoiden
Organen ansiedeln. Die erhöhte Anzahl von B- und T-Zellen
im Kreislauf bewirkt bei älteren Patienten, dass deren Immunsystem
auf neue oder von früher her bekannte Antigene
besser reagieren kann. Es gibt auch Empfehlungen für
verschiedene Eingriffe und Übungen, die die Immunfunktion
bei älteren Patienten wiederherstellen sollen. Die Befunde
einiger, jedoch nicht aller, Studien untermauern die These,
dass die Immunoseneszenz durch Übungen eingedämmt und
dadurch eine wirksame Therapie für die Wiederherstellung
der Immunfunktion bei älteren Menschen durchgeführt
werden kann. Der Immunoseneszenz könnte auch entgegen
gewirkt werden, indem die Belastung durch Antigene, die von
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Pathogenen, wie dem Grippevirus oder dem Cytomegalovirus
(CMV) ausgehen, reduziert wird. Damit müssten sich die systematische
Suche nach chronischen viralen Infektionen bei
älteren Menschen sowie die Entwicklung sicherer Verfahren
zur Ausmerzung solcher Krankheiten mit hoher Wahrscheinlichkeit
auch günstig auf die Lebenserwartung auswirken.
Da es beim Alterungsprozess starke Unterschiede zwischen
den einzelnen Individuen gibt, ist es wichtig, Methoden zu
entwickeln, anhand derer sich die Patienten ermitteln lassen,
bei denen durch eine immunmodulatorische Behandlung die
besten Behandlungsergebnisse erzielt werden können. Daher
wäre es von Vorteil, wenn einfache Biomarker zur Verfügung
stünden, mit denen sich die Wirkung auf die Alterung des
Immunsystems ermitteln ließen. Auf diesem Gebiet kündigen
sich bereits die ersten Erfolge an.
Altersforschung am HZI Für die Altersforschung am HZI
sind zurzeit zwei Arbeitsgruppen zuständig: Die Arbeitsgruppe
Infektionsimmunologie (INI) und die Arbeitsgruppe
Immunalterung und Chronische Infektionen (IMCI). Die
Forschungstätigkeit dieser Arbeitsgruppen konzentriert sich
dabei auf die Identifi zierung von altersbedingten Änderungen
der Immunfunktionen. Das ist die Basis für die Entwicklung
von Behandlungsstrategien zur Verzögerung bzw. Verhinderung
des Abbaus der Leistungsfähigkeit des Immunsystems.
Unter Verwendung eines Mausmodells zur Alterungsforschung
haben die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Infektionsimmunologie
spezifi sche Beeinträchtigungen der Immunfunktion
untersucht, die zu einer altersbedingten, erhöhten
Suszeptibilität gegenüber Infektionen mit Streptococcus
pyogenes (Goldmann et al., 2010) führen. Dieses Pathogen ist
die Hauptursache für schwere Infektionen, die bei älteren
Menschen lebensbedrohlich sein können. Dabei wurde herausgefunden,
dass, ähnlich wie beim Menschen, die Jungtiere
Abb. 4. Mäuse zeigen ebenso wie Menschen einen altersbedingten
Verlust der Resistenz gegenüber Streptococcus
pyogenes. Die Abbildung zeigt, dass junge Mäuse S. pyogenes-
Infektionen gut überlebten (offene Symbole), während alte
Tiere sehr empfi ndlich auf diese Infektion reagierten und alle
Mäuse innerhalb von 2 Wochen nach der Infektion starben
(geschlossene Symbole). Grafi k: HZI