Grundlagen der angeborenen Immunität
Die Forschung definiert die angeborene Immunität als eine Form von Immunerinnerung, die über einen langen Zeitraum hinweg verbesserte Reaktionen auf erneute Herausforderungen ermöglicht. Dabei kann das erneute Signal identisch oder verschieden zum ursprünglichen Auslöser sein. Der Begriff wird häufig als „trained immunity“ (TI) bezeichnet und bildet den Gegenstand zahlreicher Studien im Bereich Immunologie.
Epigenetische Kennzeichen
Ein zentrales Merkmal von TI ist das Vorhandensein aktivierender epigenetischer Markierungen, die die Expression von Genen des Immunsystems begünstigen. Diese Markierungen erleichtern die erhöhte Zytokinproduktion von monokytären Zellen und Makrophagen nach einer zweiten Stimulation. Laut einer im Fachjournal eLife veröffentlichten Übersicht stehen diese epigenetischen Änderungen im Zentrum der funktionellen Verstärkung des Immunsystems.
Erste metabolische Phase
Die erste Phase der metabolischen Umstrukturierung tritt während der initialen Stimulation auf und beeinflusst das epigenetische Landscape. Forscher haben gezeigt, dass die Hochregulierung der Glykolyse und die vermehrte Laktatproduktion zu einer veränderten Chromatinstruktur führen. Zusätzlich aktiviert die Glutaminolyse die Akkumulation von Fumarat, das als Metabolit die epigenetischen Prozesse moduliert. Nicht jede Erhöhung der Glykolyse führt jedoch zu einer Ausbildung von TI, wie das Beispiel von Lipopolysaccharid (LPS) verdeutlicht, das ein nicht-monotones Muster aufweist.
Spätere metabolische Anpassungen
Nach dem ersten epigenetischen Wellen folgen sekundäre metabolische Anpassungen, die das verstärkte Funktionsniveau der Makrophagen unterstützen. In dieser zweiten Phase übernehmen Stoffwechselwege, die zuvor durch epigenetische Veränderungen aktiviert wurden, um die gesteigerte Entzündungsantwort zu erhalten. So unterstützt die anhaltende Glykolyse die Produktion von proinflammatorischen Mediatoren, während alternative Stoffwechselwege die langfristige Stabilität des aktivierten Zustands sichern.
Verbindung von Metabolismus und Epigenetik
Die Untersuchung legt nahe, dass ein bidirektionaler Zusammenhang zwischen Stoffwechsel und epigenetischer Regulation besteht. Frühe Genexpressionsänderungen können das zelluläre Stoffwechselprofil umgestalten, während metabolische Produkte wie Fumarat direkt epigenetische Enzyme modulieren. Die Autoren betonen, dass das Verständnis dieser Wechselwirkungen für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze von Bedeutung sei.
Ausblick und offene Fragen
Zukünftige Forschung soll die genauen Mechanismen aufklären, die bestimmen, warum bestimmte Stimuli die Ausbildung von TI fördern und andere nicht. Ferner könnte die gezielte Modulation von Stoffwechselwegen eine Möglichkeit bieten, die Immunantwort gezielt zu modulieren. Die vorliegende Übersicht liefert ein strukturiertes Rahmenwerk, das weitere experimentelle Untersuchungen leiten soll.Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.
Ende der Uebertragung