Embryonale Neutrophile zeigen immunologische Abwehrfunktionen wie bei Erwachsenen

Immunzellen werden offenbar früher aktiv als erwartet

Neutrophile, eine Art weißer Blutkörperchen und zentraler Bestandteil der schnellen angeborenen Immunantwort, kommen laut Forschern der Universität Turku in Finnland in mehreren sich entwickelnden embryonalen Geweben von Mäusen vor. Sie können Funktionen ausüben, die mit Neutrophilen bei Erwachsenen verbunden sind.

Der Befund ergänzt das Wissen über eine Phase der Immunentwicklung, die vergleichsweise schwer zu untersuchen war. Bei Erwachsenen gelten Neutrophile als frühe Reaktionsträger bei Entzündungen: Sie wandern aus dem Blut in das Gewebe und helfen, schädliche Mikroben zu beseitigen. Ihre Rolle während der Embryonalentwicklung war dagegen deutlich weniger klar.

Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in Nature Communications. Die Arbeit deutet darauf hin, dass embryonale Neutrophile nicht einfach unreife Zellen sind, die erst nach der Geburt funktionsfähig werden. Vielmehr könnten sie bereits während der Embryonalentwicklung mehrere erkennbare Abwehraufgaben erfüllen.

Zellen in mehreren embryonalen Geweben gefunden

Das Turku-Team identifizierte große Neutrophilenpopulationen in mehreren sich entwickelnden Geweben von Mausembryonen. Diese Verteilung war bemerkenswert, weil sich Embryonen in der Gebärmutter entwickeln, einer Umgebung, die von den Forschern als nahezu steril beschrieben wird. Die scheinbare Präsenz schnell reagierender Immunzellen wirft daher die Frage auf, welche Aufgaben sie übernehmen, bevor die später im Leben häufigeren mikrobiellen Bedrohungen auftreten.

„Wir waren sofort fasziniert“, sagte die Doktorandin Laura Lintukorpi im Ausgangsbericht. Die zentrale Frage lautet nicht nur, ob die Zellen vorhanden sind, sondern welchen Zweck sie in einem Embryo erfüllen, der sich noch in der Gebärmutter entwickelt.

Der Befund belegt nicht, dass embryonale Neutrophile genau dieselbe Rolle wie adulte Zellen haben. Er liefert jedoch Hinweise darauf, dass sie weit genug verbreitet und aktiv genug sind, um während der normalen Gewebebildung sowie bei Infektionen und Entzündungen genauer untersucht zu werden.

Sequenzierung zeigt Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Um die Zellen genauer zu untersuchen, nutzten die Forscher die Einzelzell-RNA-Sequenzierung. Mit dieser Methode lassen sich Genexpressionsmuster einzelner Zellen messen und Zelltypen sowie Entwicklungszustände unterscheiden, die sonst ähnlich aussehen könnten.

Die Analyse zeigte Unterschiede in der Genexpression zwischen embryonalen und adulten Neutrophilen. Gleichzeitig schienen ihre wichtigsten Entwicklungsstadien ähnlich zu sein. Diese Kombination ist bedeutsam: Sie deutet darauf hin, dass embryonale Neutrophile keine bloßen Kopien adulter Neutrophile in einem früheren Umfeld sind, zugleich aber zentrale biologische Merkmale teilen.

Besonders aussagekräftig waren die Funktionstests. Den Forschern zufolge konnten embryonale Neutrophile Partikel aufnehmen, giftige Sauerstoffverbindungen erzeugen und außerhalb der Zelle netzartige Strukturen bilden, die Krankheitserreger einfangen. Diese Prozesse gehören zu den typischen Bestandteilen der Neutrophilenaktivität in der Immunabwehr Erwachsener.

Die Aufnahme von Partikeln ist eine grundlegende Art, wie Immunzellen Material aufnehmen. Die Produktion reaktiver Sauerstoffverbindungen ist ein weiterer Mechanismus, der mit der Zerstörung von Mikroben verbunden ist. Die netzartigen Strukturen, häufig als extrazelluläre Fallen bezeichnet, können Krankheitserreger außerhalb der Zelle festhalten. Zusammengenommen zeigen die beschriebenen Funktionen, dass embryonale Neutrophile eine Reihe von Reaktionen auslösen können und nicht nur passiv im sich entwickelnden Gewebe vorhanden sind.

Warum der Befund wichtig ist

Die unmittelbare Bedeutung der Studie ist biologischer Natur: Sie verändert das Bild davon, wann funktionsähnliche Eigenschaften reifer Neutrophile entstehen. Künftige Forschung muss embryonale Neutrophile möglicherweise nicht nur als sich entwickelnde Vorläufer, sondern als aktive Teilnehmer der embryonalen Umgebung betrachten.

Das könnte in mindestens zwei von den Forschern genannten Bereichen bedeutsam sein. Der erste ist die Gewebeentwicklung. Wenn Neutrophile in sich entwickelnden Organen und anderen Geweben verteilt sind, könnte ihre Aktivität mit Prozessen verbunden sein, die über die Abwehr von Krankheitserregern hinausgehen. Laut Ausgangsbericht könnten die Zellen weitere Funktionen haben; diese möglichen Rollen müssen jedoch noch bestimmt werden.

Der zweite Bereich sind Infektionen bei Föten und Neugeborenen. Die Fähigkeit embryonaler Neutrophile, immunologische Funktionen wie adulte Zellen auszuüben, könnte helfen zu verstehen, wie sich frühe Immunreaktionen entwickeln und wie sie unter Belastung reagieren. Die aktuelle Studie liefert keine klinischen Schlussfolgerungen und wurde an Mäusen durchgeführt. Sie sollte daher nicht als direkte Beschreibung der menschlichen fetalen Immunität verstanden werden. Sie bildet jedoch eine Grundlage für weitere Untersuchungen.

Fragen für kommende Studien

Die Forschung lässt mehrere wichtige Fragen offen. Wissenschaftler müssen klären, warum embryonale Gewebe diese Zellen enthalten, welche Signale ihre Bewegung und Aktivität steuern und ob ihre Anwesenheit die Bildung von Organen und Geweben beeinflusst. Außerdem muss festgestellt werden, in welchem Maß die Ergebnisse auf andere Arten übertragbar sind.

Vorerst bietet die Arbeit ein aktiveres Bild der embryonalen angeborenen Immunität. Die Experimente legen nahe, dass Neutrophile zumindest bei der Entwicklung von Mäusen sowohl in embryonalen Geweben vorhanden als auch zu Funktionen fähig sein können, die lange mit ihren erwachsenen Gegenstücken verbunden wurden.

Diese Unterscheidung ist wichtig, weil Entwicklung nicht nur eine Abfolge ist, in der Zellen ihre endgültige Identität erwerben. Sie ist auch eine Phase, in der Zellen möglicherweise bereits auf die sie umgebenden Gewebe einwirken. Zu verstehen, wann Neutrophile funktionsfähig werden, könnte helfen, diesen Prozess besser zu erfassen und die Rolle früher Immunaktivität bei Entwicklung, Infektionsabwehr und der Gesundheit von Neugeborenen zu klären.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Medical Xpress. Originalartikel lesen.