Maus-Forschung an Max-Planck-Instituten

Maus-Forschung an Max-Planck-Instituten

Die meisten Erkenntnisse aus der biomedizinischen Forschung beruhen auf Tierversuchen. Hier eine kleine Auswahl:

Multiple Sklerose: Darmflora stört Immunsystem

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Autoaggressive B-Zellen (grün) in einem Lymphknoten nahe des Gehirns. Die Aktivierung der B-Zellen findet in den Keimzentren (blau) des Lymphknotens statt. Die aktivierten Zellen produzieren Antikörper gegen die Myelinschicht im Gehirn und tragen so zur Ausbildung von Entzündungsreaktionen bei.

Multiple Sklerose ist eine Autoimmunerkrankung, bei der Immunzellen in das Gehirn eindringen und das Nervengewebe angreifen. Normalerweise verhindert dies eine Barriere zwischen Nervengewebe und Blutgefäßen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie in Martinsried haben in Studien an genetisch veränderten Mäusen entdeckt, dass die natürliche Darmflora an der Entstehung der Krankheit beteiligt sein könnte. Bei diesen Tieren treten ohne äußeren Einfluss Entzündungsreaktionen im Gehirn auf, die der menschlichen Multiplen Sklerose ähneln – allerdings nur, wenn sie eine intakte Darmflora besitzen. Mäuse, die in keimfreier Umgebung ohne Mikroorganismen im Darm gehalten werden, bleiben gesund. „Impften“ die Wissenschaftler die keimfrei aufgezogenen Tiere mit normalen Darm-Mikroorganismen, erkrankten auch sie.

Den Forschern zufolge beeinflusst die Darmflora Immunzellen des Verdauungstraktes. Diese lösen dann Entzündungsreaktionen im Gehirn aus, die schubweise das Nervengewebe angreifen. Es sind also Veränderungen des Immunsystems, die zur Erkrankung führen, und nicht Störungen im Nervensystem – eine Frage, die die Multiple Sklerose-Forschung seit langem umtreibt. Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass auch die Darmflora des Menschen bei entsprechender genetischer Veranlagung eine Überreaktion des Immunsystems hervorrufen kann. Damit kommt möglicherweise der Ernährung eine zentrale Rolle bei der Multiplen Sklerose zu, denn die Ernährungsweise bestimmt maßgeblich, welche Bakterien den Darm besiedeln.

Leukozytenadhäsionsdefizienz: Genetisch veränderte Mäusezellen ohne Halt

Schwere Infektionen und die Neigung zu Blutungen sind typische Symptome einer seltenen Erbkrankheit, der Leukozytenadhäsionsdefizienz III (LAD III). Bei diesen Patienten können im Blut zirkulierende weiße Blutkörperchen wegen einer Genmutation nicht an die Gefäßwand andocken, ins umgebende Gewebe schlüpfen und dort Infektionen bekämpfen. Die weißen Blutkörperchen von LAD III-Patienten besitzen zwar auf ihrer Oberfläche die für das Anheften notwendigen Proteine, können diese jedoch nicht aktivieren. Welcher Gendefekt für diesen Fehler verantwortlich ist, war lange unklar.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Biochemie haben herausgefunden, dass ein Protein namens Kindlin-3 die Anhefteproteine der Blutzellen aktiviert: Wenn sie das Gen für Kindlin-3 in Mäusen ausschalten, können sich die weißen Blutkörperchen der Tiere nicht mehr an der Zellwand festhalten, um in entzündetes Gewebe einzuwandern. Außerdem zeigten die Mäuse vermehrt Blutungen.

Die genetisch veränderten Mäuse haben den Wissenschaftlern damit einen entscheidenden Hinweis auf die Ursache der Erbkrankheit gegeben. Inzwischen weiß man, dass auch die Zellen von LAD III-Patienten kein Kindlin-3 bilden und der Defekt durch Einschleusen eines normalen Kindlin-3-Gens repariert werden kann.

Entweder dick oder dünn

Dass Übergewicht in den Genen liegt, ist lange bekannt. Forscher des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie und Epigenetik haben genetisch veränderte Mäuse untersucht, die nur eine Kopie des Gens Trim28 besitzen. Obwohl die Tiere genetisch identisch sind, schwankt ihr Körpergewicht enorm: Sie sind entweder normalgewichtig oder leiden an Übergewicht, Zwischenstufen gibt es nicht. Verantwortlich für diese ungewöhnliche Gewichtsverteilung ist den Forschern zufolge ein Netzwerk aus Genen, dessen Aktivität epigenetisch gesteuert wird. Die Ergebnisse legen nahe, dass dieses Netzwerk anders funktioniert als erwartet: nicht wie ein Dimmer, sondern wie ein typischer Lichtschalter – entweder „An“ oder „Aus“, normal oder übergewichtig.

Untersuchungen an übergewichtigen Kindern lassen darauf schließen, dass der bei Mäusen gefundene Schalter auch in Menschen existiert. Da Umwelteinflüsse die epigenetischen Anhängsel am Erbgut verändern können, könnten aus den Erkenntnissen der Forscher neue Behandlungsmöglichkeiten für übergewichtige Menschen entstehen. Die Wissenschaftler wollen deshalb herausfinden, ob eine Umstellung der Ernährung, Stressminimierung oder auch Medikamente den Gen-Schalter entsprechend beeinflussen und dauerhaft von über- auf normalgewichtig umstellen können.

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