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Eine Lichtscheiben-Mikroskopie, die die dreidimensionale Darstellung und Messung von anatomischen Strukturen in vollständigen Organen wie dem Thymus erlaubt. © MHH/Krueger"
Eine Lichtscheiben-Mikroskopie, die die dreidimensionale Darstellung und Messung von anatomischen Strukturen in vollständigen Organen wie dem Thymus erlaubt. © MHH/Krueger"

T-Vorläuferzellen: Nur 160 Plätze im Thymus frei

Patienten – insbesondere ältere Patienten – sind nach einer Blutstammzelltransplantation zum Beispiel zur Behandlung einer Leukämie (Blutkrebs) besonders anfällig für Infektionen. Ein Grund für die erhöhte Anfälligkeit ist die verzögerte Neubildung von T-Lymphozyten (T-Zellen), die eine Schlüsselposition im Kampf gegen Infektionen einnehmen. Im ungünstigsten Fall kann die Regeneration von T-Zellen Monate bis Jahre in Anspruch nehmen.

Im Gegensatz zu anderen Immunzellen machen Vorläuferzellen im Rahmen ihrer Reifung zu T-Zellen einen Umweg vom Knochenmark über den Thymus. Dort lernen die T-Vorläuferzellen, nur körperfremde Erreger wie Viren oder Bakterien zu bekämpfen und nicht das körpereigene Gewebe als fremd zu erkennen. Die Besiedlung des Thymus durch Vorläuferzellen aus dem Knochenmark stellt einen möglichen Flaschenhals des Regenerationsprozesses dar.

Das Team um Professor Dr. Andreas Krueger, REBIRTH-Arbeitsgruppe „Regenerative Immunologie“, Institut für Immunologie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), hat nun aufgeklärt, wie viele T-Vorläuferzellen täglich in den Thymus wandern und für wie viele Zellen dort Platz ist. „Im Thymus der Maus gibt es ungefähr 160 Plätze für frische Vorläuferzellen aus dem Knochenmark; davon sind im Durchschnitt 150 Plätze tatsächlich immer besetzt. Das heißt, dass nur etwa zehn Zellen auf einmal in den Thymus aufgenommen werden. Wir konnten zeigen, dass jeder einzelne Platz für zehn bis zwölf Tage besetzt bleibt, bevor er für einen neuen Vorläufer zur Verfügung steht“, sagt Professor Krueger.

Weiterentwicklung

Eine Maus produziert täglich zehn Millionen frische T-Zellen im Thymus, der aus etwa 200 Millionen Zellen besteht. Da in diesem Zellgewirr die wenigen T-Vorläuferzellen nicht direkt gezählt werden können, entwickelten die Forscher eine Methode aus der Infektionsbiologie weiter, bei der mit fluoreszierenden Zellen nachgewiesen werden kann, wie viele Mikroorganismen einen Organismus befallen haben. „Wir injizierten einen Mix aus unterschiedlich markierten T-Vorläuferzellen und bestimmten mit einem speziell entwickelten mathematischen Modell, wie viele dieser Zellen den Prozess der T-Zell-Reifung durchlaufen haben. Dabei stellten wir fest, dass nur etwa zehn T-Vorläuferzellen auf einmal in den Thymus gelangen“, erklärt Professor Krueger.

Ein wichtiger Aspekt der Stammzelltransplantation ist das Schaffen von Platz für Spenderzellen durch eine sogenannte Konditionierungstherapie, zum Beispiel durch Bestrahlung. Eine solche Therapie könnte aber auch zu Gewebeschädigungen führen, die eine Besiedlung des Thymus erschwert. „Unsere Experimente deuten tatsächlich daraufhin, dass eine entsprechende Bestrahlung alle verfügbaren Plätze im Thymus für Spenderzellen zugänglich macht“, sagt Professor Krueger. „Als Nächstes wollen wir nun untersuchen, ob und wie sich der Flaschenhals Thymusbesiedlung im Alter verändert.“

Quelle: Medizinische Hochschule Hannover

Weitere Informationen

Originalpublikation: Natalia Ziętara et al., Multicongenic fate mapping quantification of dynamics of thymus colonization, published September 7, (2015)  The Rockefeller University Press, doi: 10.1084/jem.20142143

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