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Abb. 211: Der Energiehaushalt der Lymphozyten

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Action oder Substanz? Eine Immunzelle kann Ressourcen wie Zucker entweder in eine Energiewährung wie ATP oder NADPH umsetzen, die Abwehrreaktionen ermöglicht, oder in Makromolekül-Bausteine wie Aminosäuren (AS), die bei Zellteilungen gebraucht werden.
Naive T-Zellen haben einen niedrigen Energieverbrauch. Nach ihrer Aktivierung (Blitz) müssen sie sich rasant vermehren, also Substanz aufbauen. Dabei überwiegt ein Stoffwechselweg namens aerobe Glykolyse, bei dem Glukose abgebaut wird. Während der Abwehrreaktion teilen sie sich nicht mehr, brauchen aber viel Energie für ihre Arbeit. Gedächtniszellen haben wieder einen geringeren Energieverbrauch und bevorzugen denselben gemächlich-effizienten Stoffwechselweg wie die naiven T-Zellen, die sogenannte oxidative Phosphorylierung.
In Zellkulturen werden Immunzellen meist so mit Nährstoffen verwöhnt, dass man sich fragen
muss, ob sie sich nicht völlig anders verhalten als im Körper. Eine Standard-Kulturlösung enthält 2- bis 4-mal so viel Sauerstoff wie unser Blut, 5-mal so viel Glukose und 8-mal so viel Glutamin. Und gerade in entzündetem Gewebe mangelt es an Sauerstoff und Nährstoffen.

Sie dürfen diese Zeichnung gerne in Folien etc. übernehmen, sofern Sie die Quelle angeben: Dr. Andrea Kamphuis, https://autoimmunbuch.de

Der Energiehaushalt der T-Zellen

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Skizzen fürs Buch, angeregt durch Pearce E L et al. 2013, „Fueling immunity: insights into metabolism and lymphocyte function“:

P1180246_Stoffwechsel_T-Zellen_650Bei allem Nachdenken über Signalwege im Immunsystem sollte man nicht vergessen, dass Immunzellen auch einen Stoffwechsel haben: Gerade wenn sie sich stark teilen oder Infektionen bekämpfen sollen wie T-Zellen nach ihrer Aktivierung, benötigen sie enorm viel Energie – und zugleich müssen sie Nukleotide, Proteine und/oder Fette aufbauen.

Die Erläuterungen verschiebe ich größtenteils auf das Buch – hier nur etwas zur wohlgenährten T-Zelle in der Petrischale oben links: Die Ergebnisse von In-vitro-Versuchen mit T-Zellen sind unter anderem deshalb so schlecht auf die Verhältnisse im gesunden oder kranken Organismus zu übertragen, weil wir die kultivierten Zellen „verwöhnen“.

In unseren Lymphknoten und unserer Milz finden sie etwa 5-13% Sauerstoff, 5 mM Glukose, 0,5 mM Glutamin und ausreichend Nährstoffe vor; an ihrem Einsatzort im entzündeten oder infizierten Gewebe herrschen dagegen oft Sauerstoff- und Nährstoffmangel.

Eine Standard-Kulturlösung (Iscoves modifiziertes Dulbecco-Medium mit 10% Serum) enthält aber 20% Sauerstoff (2- bis 4-mal so viel wie in unserem Blut), 25 mM Glukose (5-mal so viel) und 4 mM Glutamin (8-mal so viel).