Eine Studie von Wissenschaftlern des Institut Pasteur zeigt, dass bestimmte Mikroben die Lunge vor der späteren Entwicklung von Allergien und Asthma schützen. Dieser lang anhaltende Schutz wird nicht von Zellen des Immunsystems, sondern von den Fibroblasten, den strukturbildenden Zellen der Lunge, "gemerkt".
Diese Ergebnisse, veröffentlicht in
Nature Immunology, eröffnen neue Perspektiven für die Entwicklung präventiver Strategien gegen Atemwegsallergien.
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Die stetige Zunahme von Atemwegsallergien und Asthma in industrialisierten Ländern wirft ein Rätsel auf: Warum entwickeln manche Menschen Allergien und andere nicht? Eine Hypothese besagt, dass "die Exposition gegenüber Mikroben" diesem Phänomen vorbeugt. Der Mechanismus war jedoch unbekannt.
Forscherinnen und Forscher des Institut Pasteur und des Inserm unter der Leitung von Gérard Eberl, Direktor der Einheit Mikroumgebung und Immunität, und Lucie Peduto, Direktorin der Einheit Stroma, Entzündung und Gewebereparatur, wollten diese Hypothese direkt testen. Ihre Entdeckung ist bemerkenswert: Eine Exposition der Lunge gegenüber Mikroben-Fragmenten induziert ein dauerhaftes immunologisches Gedächtnis, das spätere allergische Reaktionen effektiv blockiert, und dies über mehrere Monate hinweg.
Das Schlüsselexperiment: Ein lang anhaltender Schutz
Die Wissenschaftler setzten die Lunge von Mäusen Fragmenten von Viren oder Bakterien aus, was eine Immunantwort vom Typ 1 auslöst – jene, die der Körper natürlicherweise gegen diese Mikroben mobilisiert. Wenn diese Mäuse gleichzeitig einem Allergen ausgesetzt waren, waren sie mindestens sechs Wochen lang vollständig davor geschützt.
Wie Mikroben vor Allergien schützenStromazellen (grün), die das Gedächtnis tragen, um eine Bronchiole (glatte Muskulatur rot), und Immunzellen (rosa), die für diesen Anlass rekrutiert wurden.
© Institut Pasteur Eine weitere Entdeckung: Die Vorbehandlung der Mäuse mit den Mikroben-Fragmenten schützte sie dauerhaft über mehr als 3 Monate vor späteren Reaktionen. Ohne diesen anfänglichen Schutz entwickelten die Mäuse eine massive Reaktion, die durch eine Ansammlung einer bestimmten Art von Immunzellen (den Eosinophilen) in den Lungen gekennzeichnet war.
Ohne diesen Schutz durch Mikrobenfragmenten "programmierte" eine erste Exposition gegenüber dem Allergen die Lungen auf Überempfindlichkeit, und bei einer erneuten Exposition verstärkte sich die allergische Reaktion katastrophal.
Fibroblasten, unerwartete Akteure des immunologischen Gedächtnisses
Wo war dieses schützende Gedächtnis gespeichert? Obwohl klassische Immunzellen – B- und T-Lymphozyten – lange als die Hauptakteure des immunologischen Gedächtnisses galten, offenbarte die detaillierte Analyse der Lungenzellen die Schlüsselrolle der Fibroblasten.
Fibroblasten sind fast "gewöhnliche" Zellen: Sie bilden die Struktur der Lunge, beteiligen sich an der Wundheilung, stützen und leiten Immunzellen. Was macht sie besonders? Eine epigenetische Veränderung des Gens Ccl11, das für das Molekül CCL11 oder Eotaxin codiert, verantwortlich für die Rekrutierung der Eosinophilen, den Hauptakteuren der allergischen Reaktion.
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Bei der Maus haben wir beobachtet, dass die Lunge, wenn sie eine Immunantwort vom Typ 1 auslöst, die durch Viren oder Bakterien induziert wird, das Gen Ccl11 in den Fibroblasten dauerhaft blockiert. Diese epigenetische Modifikation bleibt über Monate bestehen und schützt die Lungen vollständig vor allergischen Reaktionen. Es handelt sich wirklich um ein Gewebegedächtnis, das lange nach dem Verschwinden der Immunzellen, die während der anfänglichen Infektion vorhanden waren, bestehen bleibt", erklärt Amy Blondeau, Co-Erstautorin der Studie und Forscherin in der Einheit Mikroumgebung und Immunität am Institut Pasteur.
Implikationen für die Allergieprävention
Diese Entdeckung eröffnet mehrere klinische Perspektiven.
Einerseits rechtfertigt sie prophylaktische Eingriffe. Die frühzeitige Gabe von Wirkstoffen, die eine Immunantwort vom Typ 1 stimulieren (wie OM-85, bereits klinisch eingesetzt), könnte die Entwicklung von Allergien dauerhaft verhindern. Es wäre eine echte Präventionsstrategie und nicht nur eine symptomatische Behandlung.
Andererseits regt die Studie dazu an, Fibroblasten ins Visier zu nehmen, anstatt sich nur auf das Immunsystem zu konzentrieren. Zukünftige Therapien könnten direkt die epigenetische Programmierung der Fibroblasten korrigieren, um vor Allergenen zu schützen.
Das Team arbeitet weiter daran, Wege zu erforschen, diese grundlegende Entdeckung in therapeutische Ansätze umzuwandeln. Dazu wird es sich den noch offenen Fragen widmen. Wie lange könnte eine Infektion bei einem Kind vor Allergien schützen? Wie lassen sich Interventionen optimieren, um diesen Schutz zu induzieren? Kann man dieses schützende Gedächtnis bei bereits allergischen Personen wiederherstellen?
Quelle: Institut Pasteur