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13. April 2015 Immunzellen: Vitamin E bügelt Gendefekt aus

Oxidativer Stress schadet dem Immunsystem. ETH-Forschende um Prof. Manfred Kopf zeigen nun erstmals auf, dass erhöhte Vitamin-E-Dosen diesen Stress auf Immunzellen mildern.

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Ein Tag im Hochgebirge, blendend weisser Schnee, die Sonne strahlt vom Himmel: beste Bedingungen fürs Skifahren - und mögliche Voraussetzung dafür, dass nach dem Skitag von Herpes-Viren erzeugte Fieberbläschen blühen. Denn die erhöhte UV-Strahlung lässt im Körper freie Radikale entstehen. Dadurch kommt der Körper unter oxidativen Stress, was das Immunsystem schwächt. Dies wiederum begünstigt die Vermehrung der Herpes-Viren.

Oxidativer Stress ist zu einem grossen Thema geworden, an vielen Krankheiten soll er mitbeteiligt wenn nicht sogar ursächlich sein. Neben UV-Strahlung führen auch andere Umwelteinflüsse zu einem hohen oxidativen Stress im Körper, etwa Luftverschmutzung, Rauchen oder Alkoholkonsum und nicht zuletzt Infektionen. Und immer wieder ist die Rede davon, dass man mit entsprechender Vitamin-Nahrungsergänzung die freien (Sauerstoff-)Radikale bekämpfen kann.

T-Zellen teilen sich nach Feindkontakt

Forscherinnen und Forscher aus der Gruppe von Manfred Kopf, Professor am Institut für molekulare Gesundheitswissenschaften der ETH Zürich, sind nun ausgehend von diesen Fragen auf ein Phänomen gestossen, das die Auswirkungen von oxidativem Stress auf Immunzellen erklärt.

Dringt ein Fremdkörper wie ein Virus oder irgendein anderer Erreger in den Körper ein, so reagieren bestimmte Immunzellen, die sogenannten T-Zellen, mit starker und rascher Vermehrung. Eine Unterklasse davon, die CD8+T-Zellen, töten beispielsweise die von einem Virus befallenen Körperzellen und eliminieren so das Virus. Wiederum andere T-Zellen, die CD4+ T-Zellen, koordinieren die Immunantwort gegen alle Arten von Erreger. Sie sind die Generäle des Immunsystems.

Bis diese T-Zellen aber wirksam eingreifen können, dauert es eine Woche, weil es zu Beginn einer Infektion zu wenige davon gibt, die spezifisch einen bestimmten Erreger erkennen können. Erst nach diesem «Feindkontakt» teilen sich die wenigen "Späher", dann aber alle acht bis zwölf Stunden, um Kopien (Klone) herzustellen, so dass es nach wenigen Tagen hunderttausende davon gibt. Erst diese Übermacht kann die Infektion erfolgreich bekämpfen.

Ohne Reparaturwerkzeug keine Immunantwort

Dies funktioniert allerdings nicht, wenn starker oxidativer Stress die T-Zellen schädigt und dem Körper das richtige Werkzeug fehlt, um die Schäden zu beheben, wie Kopfs Forschungsgruppe, namentlich Doktorandin und Erstautorin Mai Matsushita, nun in ihrer neuen Publikation in der Fachzeitschrift "Journal of Experimental Medicine" aufzeigt.

Fehlt den Immunzellen das Reparatur-Enzym Gpx4 (oder ist es defekt), sterben die sich teilenden T-Zellen ab, das Immunsystem kann die Erreger nicht eliminieren und die Infektion wird chronisch. Das Enzym ist dafür zuständig, oxidative Schäden an der Zellmembran zu reparieren.

Vitamin E als Retter in der Not

Zu ihrer Überraschung konnten die Forscher aber die Immunzellen vor dem Zelltod retten, indem sie den Versuchstieren, in deren Immunzellen das Reparatur-Enzym fehlte, eine hohe Dosis von Vitamin E ins Futter mischten. Diese Menge des Antioxidans‘ reichte aus, um die Zellmembran der T-Zellen vor Schäden zu schützen, so dass sie sich vervielfältigen und die Virusinfektion erfolgreich abwehren konnte. Die Menge an Vitamin E im Mäusefutter lag mit 500 Milligramm pro Kilogramm Futter um das zehnfache höher als in der standardisierten Normalnahrung.

Zeigen konnten dies die Forscher anhand eines Mausmodells, für welches sie Tiere verwendeten, bei denen das Gpx4-Gen zellspezifisch oder zu einem beliebigen Zeitpunkt inaktiviert werden kann. Diese Mäuse wurden von Forschenden des Helmholtz Zentrums München entwickelt. Die ETH-Wissenschaftler haben diesen Mäusestamm nun so verändert, dass das Gpx4-Gen nur in T- Zellen oder in bestimmten Fresszellen des Immunsystems inaktiv war.

Vitamin-Supplementierung umstritten

"Der Nutzen von Vitamintabletten ist ein kontroverses Thema", sagt Manfred Kopf. Starke wissenschaftliche Beweise, dass diese Vitaminzusätze nützen, gebe es nur wenige. Umso interessanter sei deshalb ihre Studie, die einen Nutzen von Vitamin E belege. "Unsere Arbeit zeigt, dass sogar ein genetischer Defekt eines Hauptbestandteils der antioxidativen Maschinerie einer Zelle durch Verabreichung einer hohen Dosis Vitamin E kompensiert werden kann. Das ist neu und überraschend."

Als wissenschaftlich wertvoll und bedeutend beurteilt Kopf die Tatsache, dass die Immunzellen bei oxidativem Stress den gleichen Tod erleiden wie bestimmte Arten von Krebszellen bei Behandlung mit einem Zytostatikum. Dieser programmierte Zelltod wird Ferroptose genannt und wurde erstmals im Jahr 2012 in einer wissenschaftlichen Publikation beschrieben. "Wir sind die ersten, die aufzeigen können, dass Immunzellen genauso wie Krebszellen aufgrund des oxidativen Stresses denselben Tod erleiden", sagt Kopf.

Was die Resultate ihrer Studie für die menschliche Gesundheit bedeutet, darüber ist sich der ETH-Professor noch nicht im Klaren. Menschen, die normal gesund seien und sich ausgewogen ernährten, würden keine Vitamin-Supplementierung benötigen, findet er. Es könne aber durchaus sinnvoll sein bei oxidativem Stress, wie er im Alltag bei Infektionen oder durch UV-Licht entstehen kann, an eine Ergänzung mit Vitamin E oder anderen fettlöslichen Antioxidantien zu denken.

Ein massiver oxidativer Stress besteht bei Patienten mit bestimmten neurodegenerativen Erkrankungen oder Diabetes, wobei Antioxidantien eine gute Unterstützung einer Behandlung sein können. Wie gross die Mengen sein sollten, kann der Forscher aufgrund der Ergebnisse seiner Studie nicht sagen. Das sei auch nicht analysiert worden, da sie ihre Untersuchungen lediglich anhand eines Mausmodells gemacht hätten.

Literaturhinweis
Matsushita M, Freigang S, Schneider C, Conrad M, Bornkamm GW, Kopf M.
T cell lipid peroxidation induces ferroptosis and prevents immunity to infection.
Journal of Experimental Medicine, 30. März 2015. doi: 10.1084/jem.20140857
http://jem.rupress.org/content/212/4/555.abstract

Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)


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