Schlagwort-Archiv: Signale

Was unser Stoffwechsel mit dem Immunsystem zu tun hat

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Die im Titel angerissene Frage ist natürlich nicht neu. Immunmetabolismus ist ein relativ junges Feld, aber schon vor über 10 Jahren gab es spannende Veröffentlichungen, in denen beispielsweise der Stoffwechsel von aktivierten T-Zellen mit dem von Krebszellen verglichen wurde, weil beide Zelltypen sich schnell und stark teilen, dafür vor allem organische Verbindungen als Baustoffe benötigen und daher die Glykolyse gegenüber anderen, energetisch effizienteren Stoffwechselwegen bevorzugen.

Bereits 2016 habe ich hier einen Artikel über die Stoffwechselprobleme von T-Zellen bei Autoimmunstörungen veröffentlicht, und 2014 habe ich Skizzen fürs Autoimmunbuch vorgestellt, die sich ebenfalls um den Energiebedarf von T-Zellen drehen. Seither wurden viele weitere Immunzelltypen, Autoimmunerkrankungen usw. unter die Lupe genommen. Außerdem traten Signal- oder Botenstoffe als dritte im Immunsystem wichtige Kategorie von Stoffwechselprodukten neben die Energieträger (ATP) und Baustoffe. Das klang im vorigen Artikel über entzündungshemmende Glucocorticoide und Itaconat schon an. Daher wird es Zeit für einen Rundumschlag.

Drei Stoffwechselwege spielen in unseren Zellen, auch in unseren Immunzellen, eine zentrale Rolle: die Glykolyse, der Zitratzyklus und die oxidative Phosphorylierung. Die folgenden drei Karikaturen zeigen sehr stark vereinfacht, was dabei geschieht:

In der Glykolyse wird der Zucker Glucose zerlegt; daher der Name. Dieser evolutionär sehr alte Prozess, der im Zytosol abläuft, besteht tatsächlich aus 10 Teilschritten und erfordert zahlreiche Enzyme. Unter bestimmten Bedingungen kann er größtenteils auch rückwärts, also anabolisch (aufbauend) ablaufen. Im katabolischen (abbauenden) Normalfall ergibt ein Glucosemolekül mit seinen 6 Kohlenstoffatomen zwei Pyruvatmoleküle mit je drei Kohlenstoffatomen. Außerdem entstehen ein wenig ATP und NADH:

Comiczeichnung: Glykoloyse als Mühle, die Glukose zerlegt Weiterlesen →

Abb. 215: Regulierung von Immunreaktionen durch das ZNS

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Immunreaktionen werden auf mehreren Wegen beendet. Das zentrale Nervensystem (ZNS) empfängt Nervensignale von hinführenden oder afferenten Nerven (AN) und sendet über die wegführenden oder efferenten Nerven (EN) Stoppsignale aus. Der Hypothalamus (HT) registriert Zytokine aus der Immunreaktion und befiehlt der Hypophyse (HP), die Nebennierenrinde (NNR) anzuweisen, entzündungshemmendes Kortison auszuschütten. Und die Immunreaktion bringt Tregs hervor, deren Botenstoffe wie IL-10 ebenfalls immunsuppressiv wirken.

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

Botenstoffe, Netzwerke und Regelsysteme

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Für ein Buchkapitel, das Laien an die Grundlagen der Regulierungsnetzwerke in Lebewesen und insbesondere im Immunsystem heranführen soll, sind am Wochenende einige Skizzen entstanden.

Lebewesen sind selbstregulierende Systeme. Im einfachsten Fall geht es darum, dass eine Größe wie die Temperatur oder die Konzentration einer chemischen Substanz an einem bestimmten Ort innerhalb eines bestimmten Spektrums liegen soll. Ist der Wert zu niedrig, wird nach das System hochreguliert; ist er zu hoch, wird heruntergeregelt – wie beim Heizen ohne Thermostat:

Genau wie das Einstellen der Heizung in Rennerei ausarten kann, kommt es auch in biologischen Regelsystemen wegen Zeitverzögerungen leicht zum Überschießen, sodass ständig nachgeregelt werden muss. Außerdem beeinflussen oft mehrere veränderliche Parameter die jeweilige Größe – so, wie die Temperatur an einem Ort unter anderem von der Sonneneinstrahlung, der Wohnbebauung, Wind und Schneefall abhängt:  Weiterlesen →

Literaturliste zum Immunsystem der Pflanzen, Teil 8/Schluss: flüchtige organische Verbindungen

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Sinn und Anfang der Liste: s. Teil 1.

Atsushi Muroi et al.: The composite effect of transgenic plant volatiles for acquired immunity to herbivory caused by inter-plant communications. PLoS ONE 6/10, 2011, doi: 10.1371/journal.pone.0024594
Limabohne, Mais, transgene Pflanzen, Tabak, Spinnmilben, Raubmilben, Larven, parasitische Wespen, Herbivoren, direkte Abwehr, indirekte Abwehr, Priming, 3er-Kette (Pflanze1 -> Pflanze 2 -> Pflanze 3), Dikotyledonen, Monokotyledonen.

Marcel Dicke, Ian Baldwin: The evolutionary context for herbivore-induced plant volatiles: beyond the ‚cry for help‘. Trends in Plant Science 15/3, 2010, 167-175, doi: 10.1016/j.tplants.2009.12.002
Herbivoren, herbivore-induced plant volatiles = HIPVs, Terpenoide, Fettsäurederivate, Phenylpropanoide, Benzenoide, Raubinsekten, parasitische Nematoden, insektenfressende Vögel, Nachbarpflanzen, Lichtintensität, Düngung, Feuchtigkeit, Raupen, Blattläuse, Käfer, Falter, green leaf volatiles = GLV, Speichel, MAPKs, Salicylsäure-induzierte Proteinkinase = SIPK, wundinduzierte Proteinkinase = WIPK, Transkriptionsfaktoren, WRKY, Phytohormone, natürliche Auslese.

Martin Heil, Richard Karban: Explaining evolution of plant communication by airborne signals. Trends in Ecology & Evolution 25/3, 2010, 137–144, doi: 10.1016/j.tree.2009.09.010
„Talking trees“,VOCs; vier mögliche Funktionen: direkte Abwehr, innerpflanzliche Signale, synergistische Interaktion mit anderen Abwehrmaßnahmen, Warnung von Verwandten; Kommunikation vs. „Belauschen“; Pathogene, Herbivoren, Nachbarpflanzen, Gefäße, sRNAs, Silencing, Verhinderung von Selbstinduktion/runaway processes, Signale, Herbivoren, systemische erworbene Abwehr = SAR, Tabak, Tomaten, Beifuß, Keimungshemmung, Parasiten, Sender, Empfänger, Zweige, Verzweigung, Blätter, Limabohne, Raupen, Kin selection, tritrophische Interaktionen, kleiner Wirkungsradius.

P. Saraí Girón-Calva et al.: Volatile dose and exposure time impact perception in neighboring plants. J Chem Ecol 38, 226-228, 2012, doi: 10.1007/s10886-012-0072-3
Limabohnen, Nonanal, Methylsalicylat (MeSA), Pathogen, Pseudomonas syringae, Konzentrationen, VOC, Expositionsdauer, Akkumulation im Empfänger, Distanz, Ozon, rascher Abbau, direkte antimikrobielle Effekte und/oder gesteigerte Signalwahrnehmung und -weiterleitung, Bakterien, Bacillus cereus, Listaria monocytogenes, Pilz, Colletotrichum lindemuthianum, Birke, Salicylsäure. Nonanal bewirkte bereits nach 6 h eine Resistenz; nach 24 h kaum ein Unterschied. MeSA wirkte nach 6 h umso stärker, je höher die Konzentration; nach 24 h bei allen drei Konzentrationen gleich stark -> Akkumulation.