Galanin in Immunzellmigration und Polarisation

Das Projekt mit dem Titel Die Rolle von Galanin in Immunzellmigration und -polarisation beschäftigt sich mit der Frage, wie die Kommunikation und Interaktion zwischen dem Nervensystem und dem Immunsystem stattfindet. Der gegenseitige Austausch dieser Systeme ist essenziell für den Organismus, um auf Stresssituationen, wie akute oder chronische Entzündungen und körperliche sowie seelische Belastungen,zureagieren. Diverse Botenstoffesind für diesen Informationsaustausch im Körper verantwortlich und eine bestimmte Gruppe dieser Botenstoffe sind regulatorische Peptide. Diese werden von Nervenzellen, aber auch von Immunzellen ausgeschüttet. Dadurch werden Informationen über den Zustand der zellulären Umgebung in den Geweben übermittelt. Eines dieser regulatorischen Peptide ist Galanin, welches über drei unterschiedliche Oberflächenproteine (auch Rezeptoren genannt) einer Zelle interagieren und dadurch jeweils verschiedene Signale übermitteln kann. Die Beteiligung von Galanin und dessen Rezeptoren an einer Immunantwort wurde bereits in unterschiedlichen entzündlichen Erkrankungen, wie zum Beispiel bei der Schuppenflechte oder Darmentzündung, im Tiermodell nachgewiesen. Bisher ist jedoch unklar welche Immunzellen die pro- und antientzündlichen Effekte von Galanin während akuten und chronischen Entzündungen vermitteln. Basierend auf der vorliegenden wissenschaftlichen Literatur und unseren eigenen Vordaten, stellen wir die Hypothese auf, dass Galanin in Immunzellen die Produktion von Signalproteinen auslöst, welche wiederum andere Immunzellen rekrutieren und diese so, zum Beispiel, zu einem Entzündungsherd im Körper lockt, um den Auslöser der Entzündung dort zu bekämpfen. Da Galanin laut Literatur auch im längeren Verlauf von Entzündungen eine wichtige Rolle spielt, nehmen wir letztendlich an, dass Galanin die Aktivierung von speziellen Immunzellen (T-Zellen) beeinflusst, die ein wichtiger Bestandteil des immunologischen Gedächtnisses sind. In den Experimenten wird in humanen Immunzellenkulturen untersucht wie sich eine Behandlung mit Galanin auf die Migrationsfähigkeit von Immunzellen auswirkt. Zusätzlich wird in Mäusen, welche kein Galanin produzieren oder denen spezielle Galaninrezeptoren fehlen, eine akute Entzündung untersucht und mit dem Verlauf der Entzündung in Wildtyp-Mäuse verglichen. Die Resultate aus dieser Studie werden die Basis für präklinische Studien darstellen, welche auf die therapeutische Anwendung von Galanin in bestimmten entzündlichen Erkrankungen abzielen. 1

Im Projekt "Die Rolle von Galanin in Immunzellmigration und -polarisation" wurde untersucht, wie das Nervensystem und das Immunsystem durch ein kleines Eiweißmolekül der Galanin-Peptid Familie miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten. Die Regulation des Immunsystems ist entscheidend für die Reaktion des Körpers auf akute oder chronische Entzündungen. Regulatorische Peptide, wie Galanin, sind dabei wichtige Botenstoffe, die von Nervenzellen und Immunzellen ausgeschüttet werden und Entzündungen regulieren. Galanin wirkt über verschiedene Rezeptoren auf Zelloberflächen und kann dadurch unterschiedliche Signale in Zellen auslösen. Welche Immunzellen von Galanin reguliert werden ist bisher nur unzureichend erforscht. Unsere Arbeitsgruppe konnte bereits in früheren Studien zeigen, dass gewisse Immunzellen Galaninrezeptoren auf ihrer Oberfläche besitzen und dass Galanin die Aktivierung von Blutzellen wie Neutrophile, Makrophagen und Monozyten beeinflusst. Diese Zellen sind wichtige Bestandteile des Immunsystems und spielen darüber hinaus eine zentrale Rolle bei der Bekämpfung von Infektionen. In Vorstudien haben wir auch gezeigt, dass Galanin bei verschiedenen entzündlichen Erkrankungen, wie Schuppenflechte und Darmentzündungen, eine Rolle spielt und daher die Hypothese aufgestellt, dass Galanin und dessen Rezeptoren auch in Entzündungen des Bauchraums im Zuge einer Peritonitis oder Sepsis eine Rolle spielen. Peritonitis ist eine Entzündung des Bauchfells, und Sepsis eine gefährliche Reaktion des Körpers auf eine Infektion. Beide können, wenn sie nicht rechtzeitig behandelt werden zu einer starken teilweise überschießenden Immunantwort führen, welche für Organversagen und unter Umständen dem Tode der Patienten verantwortlich ist. Um die Rolle von Galanin und den Galanin Rezeptoren 2 und 3 in Peritonitis und Sepsis zu bestimmen wurde eine chemisch induzierte Peritonitis beziehungsweise eine bakterielle Sepsis in Mäusen ausgelöst. Hierfür verwendeten wir genetisch veränderte Tiere, die kein Galanin oder keine Galaninrezeptoren besitzen (Knockout-Mäuse). Der Verlauf der Erkrankungen wurde in den Knockout Tieren untersucht und mit normalen Wildtyp-Tieren verglichen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Fehlen der Galaninrezeptoren 2 und 3 die Einwanderung der Neutrophilen verringerte und im Gegenzug die Einwanderung von Makrophagen im Bauchraum erhöht war. Zusätzlich wurde die Produktion von Signalstoffen verändert, welche Immunzellen zu Entzündungsherden im Körper rekrutieren, um die Infektion zu bekämpfen. Dabei beeinflusste das Galanin System auch die Aktivierung von speziellen Immunzellen (T-Zellen), die einen wichtigen Bestandteil des immunologischen Gedächtnisses darstellen. Die Erkenntnisse aus dem Projekt bilden die Grundlage für zukünftige Studien zur Entwicklung von Therapeutika welche bei schweren entzündlichen Erkrankungen die massive Immunantwort vermindern. Eine vielversprechende Möglichkeit wäre dabei der Einsatz von Substanzen, welche Galaninrezeptoren gezielt modulieren, um die Entzündungsreaktion zu steuern und zu mildern.