Erkennung kristalliner Strukturen durch das Immunsystem - 2. Teil (überarbeitet)

• Antragsteller: Dr. Konstantin Neumann
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Biochemie ; Rheumatologie ; Toxikologie, Laboratoriumsmedizin
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506243736

Unser Immunsystem soll uns vor Infektionen mit Krankheitserregern schützen. Dazu muss das Immunsystem diese Organismen erkennen und von eigenem Gewebe unterscheiden. Das Immunsystem hat Erkennungsmoleküle entwickelt, die in Krankheitserregern konservierte Strukturen erkennen. So erkennt ein Erkennungsmolekül Lipopolysaccharide, welche in der Zellwand von vielen Bakterien vorkommt, ein anderer erkennt innerhalb unserer Zellen das Genom von Viren zum Beispiel die doppelsträngige RNA des Virus, der COVID-19 auslöst. Zusätzlich erkennt das Immunsystem auch Schäden, die ein Krankheitserreger auslöst und wird aktiviert. Die Aktivierung des Immunsystems durch Krankheitserreger oder auch Schäden führt in der Regel zu einer Entzündung, welche meist auch maßgeblich für die Krankheitssymptome verantwortlich ist. Der Mensch hat aufgrund seiner Entwicklung eine höhere Harnsäurekonzentration im Körper als andere Lebewesen. Harnsäure kann in den Gelenken auskristallisieren und dann zu einer schmerzhaften Entzündung führen. Bei dieser als Gicht bezeichneten Krankheit ist die Entzündung nicht von einer durch Krankheitserreger verursachten Entzündung zu unterscheiden, was bei der Diagnose bedacht werden muss. Oft wird das Gelenk punktiert, um zu schauen ob sich darin Harnsäurekristalle oder Bakterien finden. Da die Immunantwort auf Kristalle so ähnlich ist wie die auf Bakterien, sollten sie auch auf ähnlich Weise erkannt werden. Wir haben in vorherigen Arbeiten zeigen können, dass das Immunsystem in der Tat Kristalle mit Erkennungsmolekülen erkennt, die auch Bakterien erkennen. So konnten wir zeigen, dass das bekannte C-reaktive Protein (CRP) die Gichtkristalle erkennt und einen Teil des Immunsystems aktiviert, das sogenannte Komplementsystem. Wir haben auch auf Immunzellen zwei Immunrezeptoren entdeckt, die Gichtkristalle erkennen. Einer davon hat allerdings die Immunantwort auf die Kristalle reduziert. Somit scheint das Immunsystem die Kristalle zu erkennen, aber eine überschießende Antwort verhindern zu wollen. Somit haben wir gezeigt, dass Gichtkristalle ganz ähnlich wie Krankheitserreger vom Immunsystem erkannt werden. In diesem Projekt wollen wir nun aufklären wie andere Kristalle vom Immunsystem erkannt werden. So können sich in Gelenken und der Niere noch andere Kristalle bilden, Cholesterinkristalle fördern die Atherosklerose und sogar bei Infektionskrankheiten bilden sich Kristalle (wie die Häm Kristalle bei der Malaria). Werden diese Kristalle auch von spezifische Erkennungsmolekülen erkannt, wenn ja von welchen? Welche Immunantworten lösen sie aus? Die Antworten auf diese Fragen können uns Einblicke geben, wie das Immunsystem auf Gefahren reagiert und versucht die richtige Art von Immunantwort zu starten, auch wenn kein Krankheitserreger direkt erkannt wird. Ebenso könnte unsere Arbeit aufzeigen wie die Immunantwort auf Kristalle zielgerichteter beeinflusst werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen