23. Juli 2015

Die eiserne Reserve

Proteine, die den intrazellulären Eisenspiegel kontrollieren, können die Zelle auch vor Eisen-Diebstahl schützen.

Eindringenden Mikroorganismen das lebenswichtige Eisen vorzuenthalten, gehört zur angeborenen Verteidigungsstrategie des Körpers gegen Krankheiterreger. Das IRP/IRE-System bildet die Grundlage dieser Verteidigung.

Wissenschaftler am Deutschen Krebsforschungszentrum Heidelberg (DKFZ) und an den Universitäten Innsbruck und Washington veröffentlichten im Fachmagazin CELL Host & Microbe eine Studie, in der sie beschreiben, welche Rolle die Eisen-Konzentration in der Zelle kontrollierende Proteine beim Kampf gegen Salmonellen-Infektionen spielen. Die Forscher entdeckten, dass Proteine, die den intrazellulären Eisenspiegel kontrollieren, die Zelle auch vor Eisen-Diebstahl schützen können. Die Proteine bilden zusammen das IRP/IRE (iron regulatory protein/iron responsive element) zur Verteidigung der “eisernen Reserve”.

Bislang isoliert betrachtete Körpersysteme spielen einander in die Hände

Anhand von Versuchen mit Mäusen, die entweder über ein funktionierendes oder ein defektes Eisen-Kontrollsystem verfügten, untersuchten die Wissenschaftler die jeweiligen Reaktionen auf Salmonellen-Infektionen. Jenen Mäusen, bei denen das IRP/IRE System in den Makrophagen ausgeschaltet wurde, ging es gut, solange sie nicht infiziert waren. Eine Salmonelleninfektion endete bei den Versuchstieren jedoch letal. Daraus schließen die Forscher, dass das angeborene Immunsystem und der Eisenstoffwechsel funktionell zusammenspielen und das Eisen-Kontrollystem für diese speziellen Abwehrzellen unverzichtbar ist, um eine Infektion zu bekämpfen.

Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Makrophagen (rot: Makrophagen-Marker, grün: Ferritin). Im Vergleich mit den wenigen Kontollzellen im Bild bilden Makrophagen mit IRP-Defekt deutlich mehr vom Eisenspeicher Ferritin (grün), den Salmonellen plündern können.

Noch ist nicht vollständig klar, auf welche Weise das IRP/IRE-System die Makrophagen bei der Vernichtung der Salmonellen unterstützt. Die Forscher nehmen an, dass die IRP-Proteine den Makrophagen dabei womöglich helfen, das Eiweiß Lipocalin 2 zu produzieren, das die Eisenaufnahme der Bakterien blockiert. Es ist aber auch denkbar, dass das IRP/IRE-System die Produktion von Ferritin unterdrückt und eindringende Bakterien diese Speicher plündern können. Je mehr Ferritin die Zelle produziert, desto größere Eisen-Vorräte finden die Bakterien darin vor.

Nun versuchen die Wissenschaftler herauszufinden, ob das IRP/IRE-System auch bei Infektionen mit anderen Bakterien, Viren oder Parasiten eine Rolle spielt und ob es auch Entzündungen beeinflusst.

Manfred Nairz, Dunja Ferring-Appel, Daniela Casarrubea, Thomas Sonnweber, Lydie Viatte, Andrea Schroll, David Haschka, Ferric C. Fang, Matthias W. Hentze, Guenter Weiss, Bruno Galy
Iron Regulatory Proteins Mediate Host Resistance to Salmonella Infection
CELL Host & Microbe, Available online 16 July 2015, DOI: 10.1016/j.chom.2015.06.017

Quelle: Deutsches Krebsforschungszentrum