Antibakterielle Typ 2 Immunität in Immunabwehr und Krankheit

Sogenannte Typ 2 Immunantworten sind wichtig für Wundheilung und Immunabwehr gegen Parasiten. Diese Art der Immunantwort spielt aber auch eine wichtige Rolle in allergischen Erkrankungen. So haben Allergiker eine Typ 2 Immuntwort und spezifische Immunoglobulin E (IgE) Antikörper gegen körperfremde, aber offenbar ungefährliche Proteine - sogenannte Allergene - entwickelt. Beim darauffolgenden Kontakt mit dem Allergen werden Mastzellen über IgE Antikörper aktiviert. Dabei reagieren Mastzellen sofort mit der Ausschüttung einer Vielzahl von Botenstoffen, die allergische Symptome und, in Extremfällen, Anaphylaxie verursachen. Trotz dieses gewaltigen, sogar tödlichen Potentials von IgEs und Mastzellen ist erstaunlich wenig über die physiologischen Funktionen dieses Allergie-Moduls des Immunsystems bekannt. Wir konnten vor kurzem eine Schlüsselrolle für IgEs und Mastzellen in der Immunabwehr gegen Bienen- und Schlangengift nachweisen. Diese Ergebnisse bestätigen die umstritten Toxinhypothese, laut der allergische Reaktionen wichtige Komponenten der Immunabwehr gegen gesundheitsschädliche Substanzen, wie etwa Toxine und Gifte, darstellen. IgE Antikörper werden nicht nur während der Immunantwort gegen Parasiten, Allergene oder Gifte, sondern auch bei Infektion mit bestimmten Toxin-produzierenden Bakterien erzeugt. Es scheint, dass Infektionen mit solchen pathogenen Mikroorganismen die Häufigkeit und Schwere allergischer Erkrankungen, wie etwa atopischer Dermatitis oder Asthma, erhöhen können. Des weiteren stellen Antibiotika-resistente Bakterien ein großes globales Gesundheitsproblem dar, weil es kaum effektive Behandlungsmöglichkeiten oder Impfstoffe gibt. Im Rahmen dieses Projekts untersuchen wir verschiedene ungelöste Fragen im Bereich der Typ 2 Immunantwort, Immunabwehr und Impfstoffentwicklung: (1) Welche Wirts- und Pathogen-komponenten führen zur Typ 2 Immunantwort und IgE Entstehung bei Infektion mit Toxin-produzierenden Bakterien? (2) Kann das Allergie-Modul zur Immunabwehr gegen solche Pathogene beitragen und, wenn ja, kann dieses Wissen für die Entwicklung neuer Impfstoffe genutzt werden? (3) Wird die Entwicklung von Asthma durch bakterielle Hautinfektionen beeinflusst? Zur Beantwortung dieser Fragen wenden wir experimentelle Modelle von bakteriellen Infektionen und allergischem Asthma an. Weltweit leiden Millionen von Menschen unter Allergien und Infektionen mit Antibiotika-resistenten Bakterien. Unser Forschungsprojekt hat daher das Potential, gleichzeitig dringend-notwendige, neue Erkenntnisse für zwei globale Gesundheitsprobleme zu liefern.

Sogenannte Typ 2 Immunantworten sind essentiell für Wundheilung und Immunabwehr gegen Parasiten. Diese Art der Immunantwort spielt aber auch eine wichtige Rolle in allergischen Erkrankungen. So haben Allergiker eine Typ 2 Immuntwort und spezifische Immunoglobulin E (IgE) Antikörper gegen körperfremde, aber offenbar ungefährliche Proteine, so genannte Allergene, entwickelt. Beim darauffolgenden Kontakt mit dem Allergen werden Mastzellen über IgE Antikörper aktiviert. Dabei reagieren Mastzellen sofort mit der Ausschüttung einer Vielzahl von Botenstoffen, die allergische Symptome und, in Extremfällen, Anaphylaxie verursachen. Trotz dieses gewaltigen, sogar tödlichen Potentials von IgEs und Mastzellen ist erstaunlich wenig über die physiologische Funktion dieses Allergie-Moduls des Immunsystems bekannt. Wir konnten vor kurzem eine Schlüsselrolle für IgEs und Mastzellen in der Immunabwehr gegen Bienen- und Schlangengift nachweisen. Diese Ergebnisse bestätigen die umstritten Toxinhypothese, laut der allergische Reaktionen wichtige Komponenten der Immunabwehr gegen gesundheitsschädliche Substanzen, wie etwa Toxine und Gifte, darstellen. IgE-Antikörper werden nicht nur als Reaktion auf Parasiten, Allergene oder Gifte produziert, sondern auch bei Infektionen mit bestimmten toxinproduzierenden Bakterien. Es wird vermutet, dass Infektionen mit solchen Pathogenen das Auftreten und die Schwere allergischer Erkrankungen, wie atopischer Dermatitis oder Asthma, erhöhen können. In diesem Projekt wollten wir die Mechanismen der Typ-2-Immunität bei bakterieller Infektion und ihre Bedeutung für die Wirtsabwehr und die Entwicklung von Allergien untersuchen. Wir fanden heraus, dass während einer Hautinfektion mit pathogenen Bakterien IgE-Antikörper produziert werden, die die Bakterien erkennen. Zum einen erhöhte diese Immunantwort den Schutz vor schweren bakteriellen Infektionen. Deabei stellte sich heraus, dass IgE-Antikörper und Mastzellen eine wichtige Rolle in diesem Schutzmechanismus spielen. Diese Ergebnis deutet auf eine biologische Funktion allergischer Immunantworten in der Immunabwehr gegen Bakterien hin. Andererseits führte die anfängliche Hautinfektion auch zu einem erhöhten Risiko einer Allergieentwicklung und schwereren Symptomen, wenn Allergene an der gleichen Stelle wie die Bakterien appliziert wurden. Während diese Studienaspekte noch genauer untersucht werden, scheint dieser Effekt durch eine direkte Wirkung der Infektion auf eine spezifische Immunzellpopulation im Knochenmark vermittelt worden zu sein. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass allergische Immunantworten vorteilhafte biologische Funktionen erfüllen können, die ihre Erhaltung über Jahrtausende der Evolution rechtfertigen könnten. Unsere Studie unterstreicht aber auch die Notwendigkeit eines gut ausbalancierten Typ-2-Immunsystems: Bei ausschließlicher Konfrontation mit einem Faden, etwa einem bakteriellen Erreger, erfüllen IgE-Antikörper und Effektorzellen eine förderliche Rolle und wirken sogar schützend. Wenn sie jedoch durch die gleichzeitige Exposition mit harmlosen Allergenen "abgelenkt" werden, wird dieselbe Immunantwort fehlgeleitet und kann sich in eine schädliche Immunantwort verwandeln, die zu einer Allergie führt.