Forschende der Universitäten Münster und Bochum detektierten erstmals in Echtzeit eine zelluläre Parallele zur neuronalen Signalübertragung. Körpereigene Abwehrzellen kommunizieren über Katecholamine wie Dopamin und Adrenalin. Sie nutzen dabei dieselben chemischen Signale wie Nervenzellen. Diese Entdeckung eröffnet ein neues Verständnis der Regulation des Immunsystems.
Vesikulärer Transport und Ausschüttung von Katecholaminen
Neutrophile Granulozyten bilden die primäre zelluläre Verteidigungslinie bei Infektionen. Das Team um Prof. Dr. Luise Erpenbeck und Prof. Dr. Sebastian Kruss wies die molekulare Maschinerie nach. Die Immunzellen nehmen Katecholamine auf und speichern sie in membranären Vesikeln. Bei Entzündungsreizen setzen sie diese analog zu Neuronen gezielt frei. „Wir waren überrascht zu sehen, wie ähnlich sich Neutrophile und Neuronen in ihrer Fähigkeit sind, Neurotransmitter zu handhaben“, erklärt Luise Erpenbeck.
Analytischer Nachweis mittels optischer Nanosensoren
Der Echtzeit-Nachweis gelang über fluoreszente Kohlenstoffnanoröhren-Sensoren (SWCNT). Diese winzigen Detektoren reagieren hochsensitiv auf Katecholamine. Sie erlaubten erstmals die optische Live-Verfolgung der Exozytose an einzelnen lebenden Zellen. Als Trigger fungierten Entzündungssignale wie Serotonin und bakterielle Komponenten. „Bisher fehlten uns schlichtweg die Methoden, um solche Vorgänge in lebenden Immunzellen direkt sichtbar zu machen“, betont Sebastian Kruss. „Was wir durch die Nanosensoren nun beobachtet haben, verändert unser Bild von diesen Zellen grundlegend.“
Funktionelle Effekte auf die Immun- und Hämostasedynamik
Die freigesetzten Mediatoren modulieren die Immunantwort direkt. Sie autoregulieren überschießende Abwehrreaktionen der Neutrophilen. Parallel dazu induzieren sie die lokale Blutgerinnung. Dies zeigt eine direkte Achse zwischen Immun- und Gefäßsystem. Transkriptom-Analysen an gesunden Probanden mit induzierter Entzündung bestätigten die In-vivo-Relevanz. Neutrophile passen ihre Rezeptoren sowie das Synthese- und Abbauprogramm während Entzündungen koordiniert an.
„Das ist ein Zeichen, dass dieser Mechanismus in der menschlichen Entzündungsreaktion eine relevante Rolle spielt“, sind sich Luise Erpenbeck und Sebastian Kruss einig. „Dass Neutrophile über Neurotransmitter kommunizieren, verändert somit auch unseren Blick auf die Prozesse bei einer Entzündung“.
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xxx (06/2025)
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