Wie kommt es zu allergischen Reaktionen der Atemwege? Die Westlake University hat eine neue Entdeckung gemacht

Im kühlen und erfrischenden Herbst kann ein winziges Pollenkorn im menschlichen Körper leicht eine allergische Reaktion auslösen. Was genau sind Allergien? Was passiert mit dem Immunsystem, wenn eine allergische Reaktion auftritt?

Tatsächlich ist der Entstehungsprozess einer Allergie viel komplizierter als wir denken. Kürzlich veröffentlichte die Forschungsgruppe von Xu Heping von der Westlake University und dem Westlake Laboratory in der Fachzeitschrift Immunity ein Forschungsergebnis mit dem Titel „Alarmin-loaded extracellular lipid droplets induce airway neutrophil infiltration during type 2 inflammation“. Studien haben gezeigt, dass extrazelluläre Lipidtröpfchen, die von angeborenen lymphatischen Zellen der Gruppe 2 (ILC2) freigesetzt werden, Neutrophile aktivieren und rekrutieren können und dadurch allergische Entzündungsreaktionen in den Atemwegen fördern.

Diese Entdeckung erweitert das Verständnis der Interaktion zwischen angeborenen lymphatischen Zellen des Typs 2 (ILC2) und Neutrophilen, legt einen neuen Immunkommunikationsweg nahe, der unabhängig ist vom traditionellen, durch Zytokine des Typs 2 vermittelten Mechanismus der nachgeschalteten Effektorzellen-Rekrutierung, und enthüllt Lipidtröpfchen als neuen Träger der Informationsübertragung zwischen Immunzellen, was eine neue Perspektive für das Verständnis des potenziellen Mechanismus der abnormalen Ansammlung von Neutrophilen bei allergischen Erkrankungen wie schwerem Asthma bietet.

Dieses Forschungsprojekt des Teams von Xu Heping konzentriert sich auf den Mechanismus der Entzündungsreaktion Typ 2. Früheren Studien zufolge ist die Entzündungsreaktion vom Typ 2 ein wichtiger Abwehrmechanismus des Körpers gegen größere Krankheitserreger wie eindringende Parasiten und Allergene und außerdem ein Schlüsselfaktor für die Aufrechterhaltung des physiologischen Gleichgewichts verschiedener Systeme im Körper. Eine überaktive Entzündungsreaktion vom Typ 2 kann jedoch zu chronischen Erkrankungen wie Allergien führen. Für diese chronischen Entzündungskrankheiten gibt es derzeit in der klinischen Praxis keine wirksamen Behandlungsmöglichkeiten, was die Lebensqualität der Patienten stark beeinträchtigt und ihre sozioökonomische Situation belastet.

Das Hauptmerkmal der Entzündungsreaktion vom Typ 2 ist die Produktion von entzündlichen Zytokinen des Typs 2 wie Interleukin (IL)-4, IL-5 und IL-13. Angeborene Lymphzellen des Typs 2 sind wichtige Regulatoren von Entzündungsreaktionen des Typs 2. Durch die Sekretion großer Mengen entzündlicher Zytokine des Typs 2 können aktivierte angeborene Lymphzellen des Typs 2 nachgeschaltete Effektorzellen aktivieren und so den Beginn entzündlicher Reaktionen des Typs 2 fördern. Man kann sagen, dass angeborene Lymphzellen vom Typ 2 einer der wichtigen „Schalter“ der Entzündungsreaktion vom Typ 2 sind.

Klinische Daten zeigen außerdem, dass die Zahl der Neutrophilen in den Atemwegen von Patienten mit schwerem Asthma ebenfalls deutlich zunimmt. Die Forschungsgruppe von Xu Heping verwendete verschiedene immunzelldefiziente Mäuse, um ein Asthmamodell zu konstruieren. Zwei Versuchsreihen haben gezeigt, dass eine Korrelation zwischen ILC2 und Neutrophilen besteht und dass ILC2 Neutrophile rekrutieren kann, die in die Atemwege eindringen und dort an allergischen Entzündungsreaktionen teilnehmen.

Nach und nach wird die gesamte Entstehungskette einer Atemwegsallergie deutlich. Zunächst gelangen Allergene wie Viren, Hausstaubmilben und Krankheitserreger über die Atemwege in den Körper. Nachdem die Atemwege mit diesen Allergenen in Kontakt gekommen sind, empfängt das hauptsächlich in Epithelzellen vorkommende entzündliche Zytokin IL-33 diese allergischen Signale und aktiviert angeborene Lymphzellen vom Typ 2. Das aktivierte ILC2 wird HMGB1 absondern, Neutrophile informieren und rekrutieren.

Anschließend entdeckte und bewies das Forschungsteam durch eine Reihe von Experimenten, dass „Lipidtröpfchen“ der Hauptspeicherort für neutrale Lipide in Zellen sind. Neben der Speicherung von Energie spielen sie auch eine wichtige Rolle beim Membrantransport, Proteinabbau und der Signaltransduktion.

Lipidtröpfchen sind kleine fetthaltige Kügelchen, die von einer Membranschicht umhüllt sind. Bei einer Entzündung werden die Lipidtröpfchen außerhalb der Zelle freigesetzt. Gruppen wichtiger Proteinmoleküle werden auf den Lipidtröpfchen „mitfahren“ und sich an die Membranproteine ​​der Lipidtröpfchen heften, als würden sie den Lipidtröpfchen einen „Kranz“ auflegen. Wenn sie außerhalb der Zelle ankommen, steigen einige HMBG1 auf halbem Weg aus, während andere das Ende erreichen und den Neutrophilen mitteilen, dass in den Atemwegen eine Entzündung auftritt und sie um Unterstützung bitten.

Zuvor von Xu Hepings Team veröffentlichte Forschungsergebnisse zeigten, dass intrazelluläre Lipidtröpfchen als Energiereserven dienen können, um die schnelle Vermehrung von ILC2s zu unterstützen und so Entzündungsreaktionen vom Typ 2 zu fördern (Zang et al., Immunity 2023). Die neue Errungenschaft dieses Mal ist die Entdeckung, dass ILC2 Lipidtröpfchen mit HMGB1-Alarminmolekülen in die extrazelluläre Umgebung freisetzen kann. Diese extrazellulären Lipidtröpfchen können Neutrophile wirksam aktivieren und rekrutieren, damit diese in die Atemwege eindringen und so die allergische Entzündungsreaktion verschlimmern.