Noch eine Skizze für das Kapitel, in dem ich die Zellen des Immunsystems vorstelle:
Ein Neutrophiler wirft sein DNA- und Enzym-Netz (NET = neutrophil extracellular net) aus, um einen Krankheitserreger zu fixieren und auszuschalten. Obwohl sich die Zelle dabei selbst entkernt, lebt sie oft noch eine Weile weiter und bleibt aktiv – gewissermaßen als Zombie.
Heute wegen allgemeiner Wahlaufregung nur eine kleine Skizze: eine Mastzelle.
Die Pausbäckchen sind ein bisschen unfair, denn dem Namen zum Trotz mästen sich Mastzellen gar nicht: Das hat ihr Entdecker Paul Ehrlich falsch interpretiert. Mit ihrer IgE-Zwille schießt die Zelle auf einen Gegner. Die Sommersprossen sind die Granula, in denen sie ihre chemischen Waffen speichert – unter anderem Histamin. Mastzellen sind an schnellen Reaktionen auf Insektenstiche, aber auch an Allergien beteiligt.
Das Buchmanuskript umfasst zur Zeit etwa 328.000 Zeichen und 145 Abbildungsskizzen. Der vollständige erste Entwurf wird vermutlich etwa 1.000.000 Zeichen haben. Danach geht es ans Kürzen …
So, puh: der lymphoide Ast des hämatopoetischen Stammbaums, wie er sich nach Lektüre zahlreicher frischer Artikel darstellt. Erläuterungen folgen im Buch – obwohl das alles zum Zeitpunkt der Drucklegung wahrscheinlich schon wieder überholt ist.
Ich bemühe mich halt noch um Durchblick. „Reinzeichnung“ folgt. 🙂
Eigentlich wollte ich nahtlos an die Lektüre und die Schreiberei vor dem Urlaub anschließen und „eben schnell“ den sogenannten hämatopoetischen Stammbaum skizzieren, also die Entwicklungwege der verschiedenen Blutzellen, die alle aus demselben Typ von Stammzellen hervorgehen (HSZ = hämatopoietische Stammzelle) . Doch alle Abbildungsvorlagen in meinen Lehrbüchern und in der Wikipedia erweisen sich als veraltet oder grob unvollständig.
Nach umfangreichen Recherchen hier schon mal Teil 1 – noch ohne die Lymphozyten und ihre Verwandten, die aus dem mit einem Sternchen gekennzeichneten multilineage progenitor (MLP) hervorgehen.
Relativ neu ist die Erkenntnis, dass die neutrophilen Granulozyten (NG) nicht näher mit den eosinophilen Granulozyten (EoG) und den basophilen Granulozyten (BG) verwandt sind, also nicht auf dem rechten, erythro-myeloiden Ast, sondern auf dem linken, dem lympho-myeloiden Ast des Baums angesiedelt sind.
Interessant auch, dass die basophilen Granulozyten den Mastzellen (MZ) näherstehen als den eosinophilen Granulozyten. Die alte Klassifikation anhand des mikroskopischen Erscheinungsbilds (alle drei Granulozyten enthalten zahlreiche kleine Vesikel oder „Körnchen“, die granula) führt also etwas in die Irre.
Fortsetzung folgt – und dann wird es richtig kompliziert, denn einige der neu entdeckten lymphoiden Zelltypen haben noch nicht einmal eingedeutschte Namen, von klaren Familienverhältnissen ganz zu schweigen!
(v. l. n. r., außer den 4 oben genannten Zelltypen: DZ = dendritische Zellen, Mo = Monozyten, MΦ = Makrophagen, E = Erythrozyten, M = Megakaryozyten; P steht jeweils für Progenitor = Vorläuferzelle)
Bis Ende August wird hier nichts Neues zu lesen sein. Ich schreibe aber bis zum Aufbruch in den Urlaub weiter am Buch. In den letzten Wochen habe ich viel spannende Fachliteratur gelesen, die mir wieder eine Menge Aha-Erlebnisse verschafft hat. Nur ein kleiner Teil davon wird im Buch landen – schon aus Platzgründen. Aber inzwischen habe ich mich damit abgefunden, dass ich manchmal fünf, sechs, sieben Artikel lesen muss, um eine Frage zu klären, die mich umtreibt – auch wenn hinterher niemand dem einen Satz oder Absatz im Buch, der daraus resultiert, diesen Aufwand ansieht.
Besonders interessant fand ich einige Artikel zu Bakteriophagen in unserer Darmschleimhaut, die sich als Symbiosepartner erweisen: Sie leben von pathogenen Bakterien, die sich ebenfalls in dieser Schleimschicht aufhalten müssen, um in die Schleimhaut eindringen zu können. So schützen die Viren uns als körperfremder Vorposten des Immunsystems vor Pathogenen.
Auch über die Veränderung des Immunsystems beim Altern (Teil II des Buches) und die Evolution des Immunsystems (Teil III) habe ich viel gelesen und dabei Wissenslücken geschlossen. Beim Schreiben steht mir jetzt die Charakterisierung der Zellen des Immunsystems bevor. Das sind nicht eben wenige – vor zehn Jahren wäre dieses Kapitel deutlich kürzer ausgefallen. Aber zum Beispiel die Zusammenhänge zwischen der Gestalt und der Funktion der jeweiligen Zellen zu schildern, wird sicher interessant.
Das Zeichnen habe ich momentan zurückgestellt. Nach dem Urlaub ist erst mal eine Reihe „langweiliger“ Skizzen (wichtige Makromoleküle, Aufbau der lymphatischen Organe, Stammbaum der Immunzellen usw.) an der Reihe. Jedenfalls geht es kontinuierlich voran, wenn auch langsamer als erhofft.
Es wird mal wieder Zeit für einen Beitrag, der auf den ersten Blick nicht ins Autoimmunbuch-Blog passen mag. Obwohl ich gerade mit Schreiben ganz gut vorankomme und gerne „im Fluss“ geblieben wäre, habe ich mich am Samstag trotz der Hitze an der Kölner #StopWatchingUs-Demonstration beteiligt. Mein kleines Plakat hat es dank @boydroid sogar in den Artikel des Kölner Stadt-Anzeigers geschafft: 
Mit etwa 700 Teilnehmerinnen und Teilnehmern war die Protestveranstaltung recht überschaubar – was wohl nicht nur an der Hitze lag, sondern auch an einer gewissen Resignation eines Teils der Bevölkerung und Gleichgültigkeit oder gar Zustimmung zur verdachtsunabhängigen Massenüberwachung bei einem anderen Teil. Immer wieder begegnen einem Schulterzucken, vermeintliche Abgeklärtheit („Hab ich schon lange gewusst!“), unangemessene Vergleiche zwischen freiwilliger Datenpreisgabe in den Social Media auf der einen und geheimdienstlicher Datenschnüffelei auf der anderen Seite, vage Verweise auf durch Geheimdienstaktivitäten verhinderte Attentate und allerlei Spielarten des Spruchs „Wir haben doch nichts zu verbergen“. So wird der Protest gegen die flächendeckende Kommunikationsüberwachung mit dem Hinweis ins Lächerliche gezogen, für den langweiligen Kram, den die Überwachungsgegner in ihren E-Mails und SMS schrieben, interessiere sich sowieso kein Dienst. Weiterlesen
Das habe ich mir jedenfalls gerade anhören müssen. 🙂 Dennoch eine neue Skizze fürs Buch: die Code-Sonne, die zeigt, welches Basentriplett bei der Translation in welche Aminosäure übersetzt wird. Für zwei der 20 natürlichen Aminosäuren sind auch die Strukturformeln zu sehen. Rechts in den Strukturformeln der bei allen Aminosäuren identische Teil. Durch Verbindung der Aminogruppe (NH2) einer Aminosäure mit der Hydroxygruppe (OH) des Säurerests der nächsten Aminosäure entstehen unter Wasserabscheidung Peptide; der rechte Teil wird also zum Grundgerüst der Polypeptidkette. Links der variable Rest: die Seitenkette der Aminosäure, die mal kleiner, mal (wie hier) größer ausfällt und entweder hydrophil oder hydrophob sein kann.
Die Dastellung ist unorthodox: Ich habe alles nach der zweiten (mittleren) Base der Tripletts sortiert und nicht nach der ersten (in der Sonne ganz innen). So erkennt man, dass immer dann, wenn die mittlere Base ein U ist, eine Aminosäure mit hydrophober/apolarer Seitenkette in das Polypeptid eingebaut wird. Wenn in der Mitte des Tripletts dagegen die komplementäre Base, das A, steht, werden überwiegend Aminosäuren mit hydrophiler/polarer Seitenkette eingebaut. Die dritte Base des Tripletts ist in vielen Fällen unbedeutend; egal, ob dort A, U, C oder G steht – in das Polypeptid wird dieselbe Aminoäsure eingebaut.
Einer (Außenseiter-)Hypothese zufolge ist die Polaritätssortierung anhand der mittleren Base kein Zufall: Wenn beide DNA-Stränge in Gegenrichtung, aber im selben Raster abgelesen werden, sodass immer dann, wenn auf einem Strang ein A in der Mitte eines Tripletts steht, auf dem Gegenstrang ein T in der Mitte steht (das dem U auf der mRNA entspricht), entstehen zwei Polypeptide, die komplementäre Verteilungen hydrophiler und hydrophober Aminosäuren aufweisen. Diese beiden Polypeptide sollen sich dann auch komplementär zusammenfalten: Hydrophile Aminosäuren landen im wässrigen innerzellulären Milieu an der Oberfläche der Proteine und bilden dort Ausstülpungen (maximale Berührungsfläche mit dem Wasser), während hydrophobe Aminosäuren sich eher vom wässrigen Zytoplasma zurückziehen und Einstülpungen bilden (minimale Wechselwirkung mit dem Wasser). Diese beiden Proteine würden dann wie Puzzlestücke aneinanderpassen. Solche Proteinpaare könnten z. B. in den Regulierungsnetzwerken des Immunsystems eine Rolle spielen und evtl. auch an Autoimmunerkrankungen beteiligt sein.
Ein weiterer wissenschaftlicher Artikel, der mit vermeintlichen Gewissheiten aufräumt – und gut zu dem aktuellen Artikel in The Atlantic passt:
Selman et al.: Deleterious consequences of antioxidant supplementation on lifespan in a wild-derived mammal (2013)
In den letzten Jahrzehnten hat die Freie-Radikale-Theorie des Alterns weite Verbeitung gefunden. Ihr zufolge schädigen freie Radikale, vor allem reaktive Sauerstoffspecies, die Proteine, Fette und DNA der Zellen, und diese Schäden nehmen mit dem Alter zu. Antioxidantien wie Vitamin C oder Vitamin E sollen als Nahrungsergänzungsmittel diesen Prozess bremsen. Die Autoren haben in früheren Experimenten Labormäuse ein Leben lang mit Vitamin E versorgt und auf diese Weise deren Lebensspanne gegenüber der Kontrollgruppe verlängert. Bezüglich des Effekts beim Menschen liegen widersprüchliche Studienergebnisse vor.
Nun haben die Autoren anstelle von Labormäusen Erdmäuse aus einer Wildpopulation verwendet, diesen mit ihrer Nahrung Vitamin C bzw. Vitamin E verabreicht und sie bei 7 °C bzw. bei 22 °C gehalten, um zu prüfen, ob die erhöhte Stoffwechselrate in kühler Umgebung den Effekt der Antioxidantien auf die Lebensdauer beeinflusst. Sie erwarteten längere mittlere Lebensspannen bei einer Supplementierung – und mussten überrascht das Gegenteil feststellen: Sowohl bei kühler als auch bei warmer Umgebung lebten die supplementierten Erdmäuse erheblich kürzer als die Erdmäuse aus den Kontrollgruppen (Mediane bei 7 °C: Vit. C 353 Tage, Vit. E 424 Tage, Kontolle 477 Tage; bei 22 °C: Vit. C 303 Tage, Vit. E 305 Tage, Kontrolle 368 Tage).
Bei Kühle wogen mit Vitamin E supplementierte Erdmäuse bei identischer täglicher Nahrungsaufnahme im Alter von 11 Monaten deutlich mehr als die Kontrolltiere. Insgesamt fraßen die Mäuse bei Kühle wegen des erhöhten Stoffwechselumsatzes erwartungsgemäß mehr als bei Wärme. Sowohl bei Vitamin-C- als auch bei Vitamin-E-Supplementierung waren bei beiden Umgebungstemperaturen nicht etwa weniger, sondern etwas mehr oxidative DNA-Schäden in den Lymphozyten und in den Hepatozyten zu verzeichnen als in der Kontrollgruppe (statistisch nicht signifikant).
Die Gründe für den unterschiedlichen Ausgang des Experiments an Labormäusen und an Erdmäusen sind derzeit unbekannt. Neben dem lebensverkürzenden Effekt der Antioxidantien verblüfft im neuen Experiment auch die längere mittlere Lebensspanne bei Kälte – gilt eine hohe Stoffwechselrate doch eigentlich als lebensverkürzend.