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Sonntag, 22.10.2017
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Ur-Wirbeltiere schon mit „moderner“ Immunabwehr

Nachweis einer Thymusdrüsen-Vorform beim Neunauge belegt hohes Alter des adaptiven Immunsystems

Ein primitives Ur-Wirbeltier, das Neunauge, hat eine seit 150 Jahren ungeklärte Frage jetzt beantwortet: Eine in „Nature“ veröffentlichte molekulargenetische Analyser hat enthüllt, dass die Thymusdrüse, die „Wiege“ wichtiger Abwehrzellen des Immunsytems, bereits bei diesen Millionen Jahre alten Tieren in einer Vorform existiert. Damit ist das adaptive Immunsystem älter als bisher gedacht.
Urtümliches Wirbeltier mit ausgeklügelter Immunabwehr: das Neunauge

Urtümliches Wirbeltier mit ausgeklügelter Immunabwehr: das Neunauge

Zu den großartigen Erfindungen der Evolution gehört das adaptive Immunsystem: Auf Krankheitserreger reagiert unser Körper mit der Produktion von hochspezialisierten Abwehrzellen – den T-Lymphozyten, die im Thymus heranreifen –, und mit Antikörpern, die Eindringlinge auch Jahre später noch wiedererkennen. Ob dieses ausgeklügelte Abwehrsystem mit den dafür notwendigen Organen nur höheren Wirbeltieren vorbehalten ist, war eine Frage, die Wissenschaftler seit 150 Jahren beschäftigte.

Erste Ansätze einer modernen Immunabwehr entdeckt


Ur-Wirbeltieren wie den Neunaugen – fischähnliche, lebende Fossilien, die vor rund 500 Millionen Jahren entstanden sind – sprach man noch bis vor wenigen Jahren die Fähigkeit zur Bildung von Antikörpern ab. Doch 2004 konnten amerikanische Wissenschaftler zeigen, dass das Neunauge keineswegs nur unspezifisch auf Krankheitserreger reagieren kann. Sie fanden, dass in den Lymphozyten der Neunaugen Antigen-Rezeptoren gebildet werden, Proteine, die ähnlich variabel sind wie die Antikörper der höheren Wirbeltiere. Und mehr noch: Diese variablen Lymphozyten-Rezeptoren scheinen ebenfalls in zwei Formen zu entstehen: T-ähnliche Lymphozyten bildeten Rezeptoren vom Typ A auf ihrer Oberfläche aus, während B-ähnliche Zellen Typ–B-Rezeptoren herstellten.

Suche nach der Thymusdrüse


Mit der Entdeckung T-Zell-ähnlicher Lymphozyten flammte die alte Frage wieder auf: Gibt es vielleicht sogar ein Thymus-ähnliches Gewebe bei primitiven Wirbeltieren wie dem Neunauge? Trotz vieler Bemühungen hatte man diese bisher nicht nachweisen können. Eine Arbeitsgruppe um Thomas Boehm vom Max-Planck-Institut für Immunologie und Epigenetik in Freiburg hat nun zusammen mit amerikanischen Wissenschaftlern diese Debatte nun beendet: Die Wissenschaftler nutzten modernste genetische Methoden, um erneut danach zu suchen. Und sie wurden endlich fündig.


Thymus-ähnliche Strukturen beim Neunauge entdeckt


Im Bereich der Kiemen fanden Boeder und sein Team Thymus-ähnliche Strukturen, sogenannte Thymoide. Nur dort wurden spezifisch die Gene aktiv, die bei der Produktion der variablen Lymphozyten-Rezeptoren vom A-Typ beteiligt sind. „Wir gehen nun davon aus, dass schon das Neunauge über ein duales System der Immunabwehr verfügt, das wir auch vom Menschen her kennen“, so Boehm. Während die „T-Zellen“ im Thymoid heranreifen, scheinen sich die „B-Zellen“ in einer dem Knochenmark funktionell äquivalenten Struktur zu entwickeln.

Die Entdeckung dieses Thymus-ähnlichen Gewebes beim Neunauge ist für die Wissenschaftler ein wichtiger Schritt. „Zum ersten Mal haben wir nun vielleicht die Möglichkeit, die Struktur und das Design eines anpassungsfähigen Immunsystems zu verstehen“, erklärt Boehm. Das Neunauge hat offensichtlich vor 500 Millionen Jahren parallel zu den höheren Wirbeltieren ein andersartiges, aber ähnlich funktionstüchtiges Abwehrsystem entwickelt. Gemeinsamkeiten zwischen den beiden Systemen sollten also zu den unverzichtbaren Grundprinzipien des Immunsystems gehören.

„Vom Hai bis zum Menschen dagegen ist das Immunsystem ähnlich komplex“, erklärt Boehm; „da sehen wir den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr.“ Deshalb erhoffen sich die Wissenschaftler auch neue Einsichten in Fehlfunktionen der Immunabwehr, wie beispielsweise Autoimmunerkrankungen. „Wenn wir die Entwicklung und Funktion dieses Organs im Detail bei verschiedenen Organismen verstehen, kann dies letztlich auch zum besseren Verständnis von Immunerkrankungen beim Menschen beitragen“, erklärt Boehm, der sich seit Jahren mit dem Immunsystem verschiedener Lebewesen beschäftigt. (Nature, 2011)
(Max-Planck-Gesellschaft, 04.02.2011 - NPO)
 
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