Unbekannte Waffe unseres Immunsystems entdeckt

Ungesund für Mikroben

Über selektiv bindende Antikörper werden die Bestandteile der NETs während der Netose mit verschiedenen Farbstoffen markiert (oben). Bild vergrößern
Über selektiv bindende Antikörper werden die Bestandteile der NETs während der Netose mit verschiedenen Farbstoffen markiert (oben).

Denn das Experimentieren mit Neutrophilen ist wegen ihrer kurzen Lebensdauer von nicht mehr als sechs Stunden schwierig. Viele konventionelle molekularbiologische Methoden greifen nicht. Hinzu kommt, dass NETs sehr fragile Strukturen sind. „Wir nutzen die Technik der Immunfluoreszenz, um die NETs sichtbar zu machen. Die Probe wird dabei mit Antikörpern versetzt, die mit verschiedenen fluoreszierenden Farbstoffen gekoppelt sind und selektiv an Bestandteile der NETs binden“, erklärt Volker Brinkmann. Diese Technik ist sogar an lebenden Zellen durchführbar, der Prozess der NETs-Bildung kann so Schritt für Schritt verfolgt werden.

NETs bestehen aus feinen Filamenten mit einem Durchmesser von etwa 17 Nanometer, womit sie etwa 200-mal dünner sind als ein menschliches Haar. Es sind Stapel aus Nukleosomen, einem Komplex aus DNA und Histonen, die quasi das Rückgrat der Filamente bilden. Dieses ist wie mit Perlen über und über mit Enzymen aus den Granula bedeckt. „Aufgrund dieser Morphologie lassen sich NETs in der hochauflösenden Elektronenmikroskopie gut von anderen filamentösen Strukturen unterscheiden“, sagt Brinkmann. Sind die NETs erst einmal ausgeworfen, breiten sie sich über einen 10- bis 15-fachen größeren Raum aus als das ursprüngliche Zellvolumen. Die Mikroben werden dabei durch Unterschiede in der elektrischen Ladung auf der Oberfläche in den NETs fest gehalten. Und obwohl in der letzten Phase der Netose – so haben die Forscher diesen Vorgang getauft – durch Auflösung der Membranen die zellulären Kompartimente arg durcheinander gemischt werden, sind weniger als 30 verschiedene Proteine in den NETs vertreten. Die meisten von ihnen stammen aus den mit antimikrobiellen Substanzen gefüllten Depots, den Granula, einige wenige vom Zellkern, während Bestandteile des Zellplasmas eher selten sind.

Die in der Falle zappelnden Bakterien werden durch die in den NETs enthaltenen Enzyme abgetötet. Oder gibt es da noch etwas? „Ja, die Histone aus dem Zellkern der Neutrophilen“, erklärt Arturo Zychlinsky, Direktor der Abteilung Zelluläre Mikrobologie am Berliner Max-Planck-Institut. Sie sind eigentlich bekannt als maßgebliche strukturelle Organisatoren der DNA. Der etwa zwei Meter lange Faden Erbsubstanz wird nämlich – wie Nähgarn um eine Garnrolle – um diese Proteine herum gewickelt, damit er überhaupt in den Zellkern passt. Da sich über die Histone der Verpackungsgrad der DNA verändern und damit das Ablesen der Gene regulieren lässt, haben sie eine wichtige Funktion in der Epigenetik – bestimmte Umwelteinflüsse können so auf die Erbinformation rückgekoppelt werden (siehe auch BIOMAX 23). „Aber Histone sind auch höchst potente Antibiotika und können Bakterien bereits in nanomolaren Konzentrationen vernichten“, betont Zychlinsky. Damit sind sie weitaus effektiver als die meisten antimikrobiellen Wirkstoffe.

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