Wir überwinden Grenzen

Makrophagen, auch als Fresszellen bezeichnet, schützen das Gehirn unter anderem als Teil der Blut-Hirn-Schranke. Etwa 30 Jahre lang nahm man an, dass diese Hirn-Makrophagen aus dem Blut stammen und regelmäßig ersetzt werden. Nun haben Forscher des Instituts für Neuropathologie am Universitätsklinikum Freiburg bei Mäusen herausgefunden, dass die Zellen einmalig während der Embryonalentwicklung in das Gehirn einwandern und sich dort zeitlebens unabhängig vermehren. Den jetzt identifizierten Weg der Zellen könnten Forscher zukünftig nutzen, um Zellen ins Gehirn einzuschleusen, etwa zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer. Die Studie erschien am 2. Mai 2016 im Fachmagazin Nature Immunology.

Im Gehirn finden sich Makrophagen an strategisch wichtigen Stellen: an den Hirnhäuten auf der Oberfläche des Gehirns, um die Blutgefäße, im Plexusepithel und an der Grenze des Gehirns, der sogenannten Blut-Hirn-Schranke. Dort übernehmen sie nicht nur wichtige Wächterfunktionen, sondern können auch verletzte Blutgefäße reparieren und bei bakteriellen und viralen Infektionen die Keime abwehren.

Vom Dottersack bis ins Gehirn

„Wir konnten zeigen, dass die Hirn-Makrophagen weitgehend unabhängig von der Bildung normaler Immunzellen entstehen“, sagt Studienleiter Prof. Dr. Marco Prinz, Ärztlicher Direktor des Instituts für Neuropathologie des Universitätsklinikums Freiburg. Er wies gemeinsam mit den Biologen und Erst-Autoren der Studie Dr. Tobias Goldmann, Dr. Peter Wieghofer und Marta Joana Costa Jordão nach, dass die Vorläufer der Hirn-Makrophagen am Anfang der Embryonalentwicklung eine weite Pilgerfahrt durch den Körper machen: vom Stammzellen bildenden Dottersack des Embryos bis ins Gehirn.

Die Forscher konnten auch exakt die Stelle aufklären, an der die Zellen ins Gehirn eingewandert sind. „Damit haben wir eine Art Schwachstelle in der Abwehr des Gehirns gefunden, über die wir zukünftig Zellen in das Gehirn einschleusen könnten“, sagt Prof. Prinz. Dieses Wissen könnte auch für die Behandlung von Krankheiten wie HIV, Multiple Sklerose und Alzheimer von Bedeutung sein, an deren Entstehung Makrophagen beteiligt sein dürften.

Mögliche Bedeutung für Leukämiebehandlung

Spannend sind die Ergebnisse auch für die Blutkrebsforschung. Denn Leukämiepatienten erhalten zum Teil Knochenmarkszellen transplantiert. „Ob dadurch die Makrophagen an den Gefäßen und den Hirnhäuten mit ausgetauscht werden, hat für die Therapie eine große Bedeutung. Wenn wir das besser verstehen, können wir im besten Fall die manchmal auftretenden neurologischen Nebenwirkungen verhindern“, sagt der Hämatologe Prof. Dr. Robert Zeiser, Forschungsprofessor an der Klinik für Innere Medizin I (Schwerpunkt: Hämatologie, Onkologie, Stammzelltransplantation) des Universitätsklinikums Freiburg, der an dieser Studie mitbeteiligt war. In einem nächsten Schritt muss nun geprüft werden, ob sich die Ergebnisse der Tierstudie beim Menschen bestätigen lassen.

Titel der Original-Studie: Origin, fate and dynamics of macrophages at central nervous system interfaces

DOI: 10.1038/ni.3423

Link zur Studie: www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27135602 

Weitere Informationen:

Institut für Neuropathologie 

PM: Warum Grippe und andere Virusinfektionen depressiv machen 

PM: Freiburger Neuropathologe erhält eine Million Euro aus Innovations-Förderung der DFG   

Bildunterschrift: Grenzkontrolle: An den Blutgefäßen (violett) im Gehirn wird genau geprüft, was zu den Gehirnzellen (grün) durchdringen darf und was nicht. Eine wichtige Aufgabe übernehmen dabei spezielle Makrophagen (gelb, rötlich), die die Blutgefäße auskleiden und nur im Gehirn vorkommen. (Blau: Zellkerne unterschiedlicher Zellen)
Bildquelle: Universitätsklinikum Freiburg    

Kontakt:
Prof. Dr. Marco Prinz
Ärztlicher Direktor
Institut für Neuropathologie
Universitätsklinikum Freiburg
Telefon: 0761 270-51060
marco.prinz@uniklinik-freiburg.de