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Glanzlichter biomedizinischer Forschung

Wie Makrophagen die lokale Natrium-Verfügbarkeit detektieren

Makrophagen gehören zu den Zellen des angeborenen Immunsystems. Sie spielen nicht nur eine große Rolle in der gegen Bakterien, Parasiten und Viren gerichteten körpereigenen Abwehr, sondern sie übernehmen auch wichtige akzessorische Funktionen in der Organ- und Gewebehomöostase. Um diesen Aufgaben effizient nachgehen zu können, beproben sie kontinuierlich ihre Umgebung und können auf kleinste lokale Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren und daraufhin ihre Aktivität anpassen.

Bisher standen Lipid-, Protein-, Zucker- und Nukleinsäure-Signale in der Aktivierung von Makrophagen im Zentrum des Forschungsinteresses. Durch kochsalzreiche Diäten oder im Rahmen von Infektionen kann es jedoch zu einer lokalen Akkumulation von Natrium im Gewebe kommen. Diese Natriumanreicherung beeinflusst die homöostatische und antimikrobielle Makrophagenfunktion. So ist es z. B. bekannt, dass ein kochsalzreiches Mikromilieu die Mikrobizidie der Makrophagen fördert.

Ziel dieses Projekts war es, den Mechanismus zu entschlüsseln, mit dem Makrophagen Na+ detektieren können. Eine Erhöhung der extrazellulären Na+-Konzentration führt zu einem sehr schnellen Anstieg der intrazellulären Na+-Menge, die mit einer Abnahme des zellulären Ca2+-Spiegels vergesellschaftet war. Daher stand die Suche nach einem Austauscher, der diesen Prozess vermittelt, im Zentrum der Forschungsarbeiten. Es zeigte sich, dass eine zuvor nicht zugeordnete Variante des Na+/Ca2+-Austauschers (NCX1) in der Natriumdetektion eine wichtige Rolle spielt. Eine pharmakologische oder mittels RNA-Interferenz hervorgerufene Inhibition der NCX1-Funktion führte zu einem verminderten Na+-Einwärtsstrom und reduzierten Ca2+-Auswärtsstrom und blockierte die unter Na+-reichen Bedingungen hervorgerufene Steigerung der entzündlichen und antimikrobiellen Makrophagenaktivität.
In diesem Projekt konnte paradigmatisch gezeigt werden, über welchen spezifischen Mechanismus Makrophagen Veränderungen der lokalen Ionenbilanz wahrnehmen. Daraus könnten nicht nur grundsätzlich neue Erkenntnisse über durch Ionen vermittelte Signalprozesse in der Immunität gewonnen werden, sondern auch neue immunmodulatorische Therapiestrategien erwachsen.

Publikation

Neubert, P.; Homann, A.; Wendelborn, D.; Bär, A.; Krampert, L.; Trum, M.; Ebner, S.; Weichselbaum, A.; Schatz, V.; Linz, P.; Veelken, R.; Schulte-Schrepping, J.; Aschenbrenner, A.; Quast, T.; Kurts, C.; Geisberger, S.; Kunzelmann, K.; K´Hammer, K.; Binger, K.; Titze, J.; Müller, D.; Kolanus, W.; Schultze, J.; Wagner, S.; Jantsch, J.: "NCX1 represents an ionic Na+ sensing mechanism in macrophages" in: PLOS BIOLOGY, Published: June 22, 2020.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000722

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Letzte Aktualisierung: 05.11.2020 | Online-Redaktion
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