Arbeitsgruppe Immunregulation
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Die Integrität eines Gewebes, wie z.B. der Haut, als erste Barriere gegen eindringende Pathogene, wird durch ein komplexes Netzwerk aus gewebsständigen Immunzellen und Nicht-Immunzellen realisiert. Diese Zellen kommunizieren miteinander und erhalten die Integrität durch eine Balance aus anti-inflammatorischen und pro-inflammatorischen Signalen aufrecht. Das Eindringen eines Pathogens oder die Verletzung der Integrität durch eine Wunde wird durch die gewebsständigen Immunzellen erkannt und durch vermehrte pro-inflammatorische Signale kommuniziert, was letztlich zur Aktivierung von Immunzellen und Nicht-Immunzellen (z.B. der Blutgefäß-Endothelzellen) führt sowie zur Rekrutierung zusätzlicher Effektorzellen der angeborenen und adaptiven Immunantwort (neutrophile Granulozyten, Monozyten, T-Zellen). Die Kommunikation der Zellen untereinander kann dabei sowohl über Distanz durch lösliche Mediatoren als auch durch eine physische Interaktion stattfinden.
Unsere Forschungsgruppe Immunregulation beschäftigt sich mit der interzellulären Kommunikation der Immunzellen der angeborenen Immunantwort. Dabei nutzen wir vor allem die innovative Technik der intravitalen 2-Photonen-Mikroskopie von transgenen Mausmodellen, in denen bestimmte Zellen fluoreszierende Reporterproteine exprimieren. Insbesondere die nicht-invasive intravitale Mikroskopie der Haut ermöglicht es, den Zellen in Echtzeit bei der Arbeit zuzusehen und Prozesse der Immunabwehr im Verlauf einer Entzündungsreaktion bis hin zur Regeneration des Gewebes zu verfolgen.
Links: Die gewebsständigen Mastzellen (rot) in der Haut von transgenen Mastzell-Reportermäusen mit den typischen intrazellulären Granula (gelb). Rechts: Lokalisation der Mastzellen (grün) in direkter Nähe zu den Blutgefäßen (rot) der Haut.
Im Fokus unserer Arbeitsgruppe steht vor allem die Untersuchung der Funktion von Mastzellen bei Immunabwehrprozessen und Entzündungsreaktionen. Obwohl die Mastzellen als Effektorzellen der Typ I Allergie bekannt sind, ist ihre Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gewebeintegrität und der Induktion und Regulation der angeborenen und adaptiven Immunabwehr bisher wenig untersucht. Unsere Arbeiten der letzten Jahre haben gezeigt, dass Mastzellen eine wichtige Funktion als gewebsständige Sentinel-Zellen einnehmen, die angeborene Immunantwort einleiten und auch die adaptive Abwehr beeinflussen können.
Derzeitige Forschungsschwerpunkte
1. Einfluss der Mastzellen auf vaskuläre Reaktionen und die Rekrutierung von Leukozyten
Mastzellen sind sehr nah an den Blutgefäße der Haut lokalisiert und initiieren die frühe vaskuläre Reaktion im Rahmen eines Entzündungsprozesses, v.a. die Vasodilatation und erhöhte Gefäßpermeabilität. Wir untersuchen derzeit, welche Rolle das durch Mastzellen freigesetzte TNF bei der Rekrutierung von Leukozyten in den Ort der Entzündung spielt.
2. Interzelluläre dynamische Interaktion zwischen Mastzellen und Dendritischen Zellen
Sowohl Mastzellen als auch Dendritische Zelle sind gewebsständige Sentinelzellen in der Haut und erkennen eindringende Pathogene oder Verletzungen. Wir haben nachgewiesen, dass es während einer Entzündungsreaktion in der Haut zu einer dynamischen Interaktion beider Zellen kommt. Diese Wechselwirkung führt zu einem Transfer von Proteinen (auch des grün-fluoreszierenden Reporterproteins, siehe Abb.3) von Dendritischen Zellen zu Mastzellen. Dadurch werden Mastzellen mit Funktionen der Dendritischen Zellen ausgestattet, bevor die Dendritischen Zellen im Rahmen der Immunantwort in die drainierenden Lymphknoten wandern. Wir untersuchen nun wie diese Interaktion eingeleitet wird und welche funktionellen Veränderungen dadurch in Mastzellen und Dendritischen Zellen ausgelöst werden.
Links: Während einer Entzündungsreaktion übergeben Dendritischen Zellen (grün) MHC-Klasse II Komplexe an Mastzellen (rot), bevor sie in die Lymphknoten wandern, um dort T-Zellen (blau) zu aktivieren. Die Mastzellen bleiben in der Haut und können die T-Zellen aktivieren, die in die entzündeten Hautareale einwandern. (Schema zur Verfügung gestellt durch A. Medyukhina). Rechts: Dynamische Interaktion zwischen Dendritischer Zelle und Mastzelle. Intravitale Multiphotonen-Mikroskopie von drei Dendritischen Zellen (grün) und einer Mastzelle (rot) während der Entzündungsreaktion in der Haut. Die Mastzelle weist zusätzlich von den Dendritischen Zellen übertragene intrazelluläre Vesikel (gelb) mit dem grün fluoreszierenden Protein auf.
