Wegweiser für Wächterzellen

Das Lymphsystem ist die Rohrpost unserer Immunabwehr, die Lymphknoten dessen Schaltzentralen. In diesen Zentralen reifen Antikörper und Killerzellen heran, welche in unserem Körper befindliche Krankheitserreger zu bekämpfen vermögen. Informationen über solche Erreger gelangen über die Lymphgefässe dorthin. Eine Armada von dezentral im Gewebe stationierten Wächterzellen, Dendritische Zellen genannt, greift die Erreger auf. Über die Lymphgefässe gelangen diese Zellen in den nächsten Lymphknoten.

In den grösseren Lymphgefässen des Körpers werden die Dendritischen Zellen von der Lymphflüssigkeit mitgerissen. Nicht so in den feinsten, kapillaren Verästelungen der Lymphgefässe, welche das Gewebe durchdringen, in welchen die Dendritischen Zellen ihre Wanderung beginnen und wo der Lymphfluss zu schwach ist. Wie die Zellen dort dennoch vorwärtskommen, haben Immunologinnen der ETH Zürich nun aufgeklärt. Der Lymphfluss ist zwar auch in den Kapillargefässen am Zelltransport beteiligt, jedoch nur indirekt.

Bereits vor einigen Jahren beobachteten Cornelia Halin, Professorin am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften, und ihre Kollegen unter dem Mikroskop, dass sich die Dendritischen Zellen in den Lymphkapillaren in einem verworrenen Zickzackkurs in Richtung eines Lymphknotens bewegen (siehe ETH-Life-Artikel vom 09.08.2012). Es ist eine aktive, wenn auch ineffiziente Vorwärtsbewegung. Halin spricht von Patrouillieren.

Botenstoff mit Dichtegradient

Doch wie finden die Dendritischen Zellen dabei die Richtung des nächstgelegenen Lymphknotens? Wie Erica Russo, Doktorandin in der Gruppe von Halin, nun bei Mäusen zeigen konnte, orientieren sich die Zellen in den Kapillaren anhand eines Botenstoffs mit der Bezeichnung CCL21. «Die Innenseite der Kapillarwand ist mit CCL21-Molekülen ausgekleidet, wobei deren Dichte in Richtung Lymphknoten zunimmt», erklärt Russo. Weil die Dendritischen Zellen einen Rezeptor für CCL21 besitzen, den Botenstoff also quasi «riechen» können, gelingt es ihnen, die Richtung zu finden.

Unter anderem mithilfe von Zellkulturexperimenten konnten die Wissenschaftlerinnen auch entschlüsseln, warum die Konzentration der CCL21-Wegweisermoleküle in Richtung Lymphknoten zunimmt. «Der extrem schwache Lymphfluss in den feinen Kapillargefässen reicht zwar nicht aus, um Zellen mitzureissen. Doch er reicht, um die nur schwach mit der Gefässwand wechselwirkenden Wegweisermoleküle in Richtung Lymphknoten zu bewegen», so Russo.

Warum die Dendritischen Zellen nicht etwa zielgerichtet durch die Kapillargefässe krabbeln, sondern einen unsteten Zickzackkurs verfolgen, ist im Moment unklar. Eine Hypothese, der Halin in weiterer Forschungsarbeit nachgehen möchte: Vielleicht tauschen die Zellen mit den Gefässwänden oder mit anderen Zellen Informationen aus, die für ihre Funktion als Wächterzellen des Immunsystems bedeutend sind.