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Fresszellen bei Embryonen identifiziert

In einem vollständig entwickelten Menschen, Zebrafisch oder einer Maus ist es die Aufgabe von „Fresszellen“ (Makrophagen) des Immunsystems, abgestorbene Zellen zu beseitigen. Allerdings hat ein neu geformter Embryo noch kein Immunsystem, geschweige denn spezialisierte Fresszellen. Er besteht im Wesentlichen aus sich schnell teilenden Zellen. Die raschen Teilungsvorgänge machen ihn auch anfällig für Zellfehler, so die Forscher Verena Ruprecht und Stefan Wieser vom Barcelona Institute of Science and Technology.  Solche Fehler bei der Teilung sind wahrscheinlich der Hauptgrund, dass sich manche Embryos vor der Einpflanzung (Implantation) nicht richtig entwickeln, sowie für Fehlgeburten.

Das erste spezialisierte Gewebe, das sich in einem Embryo bildet, ist die Außenhaut (Epithel). Wie die Forscher nun herausfanden, sind es auch diese Zellen, die während des schnellen Wachstums die Aufgabe der Immunzellen übernehmen. Wie später die Makrophagen erkennen sie sterbende Zellen daran, dass diese einen Fettstoff (Phosphatidylserin) an der Außenseite präsentieren, anstatt ihn an der Innenseite der Zellmembran zu verstecken. Die Epithelzellen formen daraufhin Fortsätze an der Oberfläche und reichen die kaputten Zellen weiter, um die Beseitigung der sterbenden Zellen zu beschleunigen. Dann fressen sie diese schließlich so auf, wie es die spezialisierten Immunzellen später ebenfalls tun.

In Zukunft könnte man nach einer künstlichen Befruchtung die Außenseite der Embryos nach solchen Fressvorgängen untersuchen, meint Ruprecht. Da sie einen Hinweis auf mögliche Probleme geben: „Es wäre eine nicht-invasive Methode, um zu erkennen, ob in einem Embryo Zelltod stattgefunden hat, der wiederum ein Hinweis auf Zellfehler und Probleme bei der Zellteilung ist.“

Referenz: BIST
Pressemeldung Science APA, 29.3.2021; Embryo-Außenhaut erkennt und vernichtet sterbende Zellen; Cooperative epithelial phagocytosis enables error correction in the early embryo, Nature 2021; https://doi.org/10.1038/s41586-021-03200-3

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Fresszellen sorgen für Verwachsungen im Bauchraum

Verwachsungen im Bauchraum, die etwa nach Operationen entstehen, haben oft schwerwiegende Folgen. Sie können chronische Schmerzen verursachen, zu Unfruchtbarkeit führen und müssen oft erneut operiert werden. Wie es zu diesen Adhäsionen kommt, haben Wissenschaftler nun enträtselt. Es wurde bereits vermutet, dass bei der Entstehung spezielle Immunzellen, sogenannte Makrophagen (Fresszellen), eine entscheidende Rolle spielen. Dies konnte jetzt bestätigt werden.

Den Forschern gelang es, ein neues Mikroskopiesystem zu entwickeln, um die Makrophagen sozusagen ’in flagranti’ dabei zu filmen, wie sie Formen bilden, die dann zu den Verwachsungen führen. Fresszellen befinden sich in der Bauchhöhle in der sogenannten peritonealen Flüssigkeit, dem ’Schmiermittel’ zwischen dem Bauchfell, der inneren Auskleidung der Bauchwand, und einem ähnlichen Überzug der Organe in der Bauchhöhle. In dieser Flüssigkeit schwimmen sie frei umher, beseitigen Krankheitserreger und versiegeln Verletzungen im Bauchraum. Dazu verklumpen sie innerhalb von Minuten zu Gerinnsel-ähnlichen Strukturen. Was bei kleineren Verletzungen gut funktioniert, wird aber bei großen Verletzungen zum Problem. Die Fresszellen geraten außer Kontrolle – die Gerinnsel hören nicht auf zu wachsen und bilden lange Stränge, die zu Verwachsungen führen.

Die Forschenden stellten aber auch fest, dass wenn die entsprechenden Rezeptoren im Mausmodell blockiert werden, dies zu weniger Verwachsungen führt. Der entsprechende Wirkstoff wurde bereits zum Patent angemeldet. Künftig könnten Patienten etwa vor Operationen ein Medikament erhalten, das die Reaktion der Makrophagen unterdrückt und Verwachsungen verhindert. Der entdeckte Mechanismus könnte zudem nicht nur bei Verletzungen, sondern auch Erkrankungen wie etwa Bauch-Tumoren eine Rolle spielen.

Referenz:
Universität Bern, University of Calgary
Primordial GATA6 macrophages function as extravascular platelets in sterile injury, Science 2021; https://science.sciencemag.org/content/371/6533/eabe0595

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