Lipocalin-2: kleines Protein mit großer Wirkung
Drei rezente Forschungsarbeiten aus dem Team um Univ.-Prof. Günter Weiss (Direktor Univ.-Klinik für Innere Medizin VI) liefern neue Einblicke in die Wirkungsweise von Lipocalin-2. Das von weißen Blutkörperchen im Rahmen der angeborenen Immunabwehr gebildete Eiweiß erweist sich immer mehr als essentieller und vielseitiger Faktor in der Abwehr von Infektionen.
Die Vielfalt an Wirkungsmechanismen von Lipocalin-2 - bei Regenerationsprozessen in Geweben genauso wie in der Infektionsabwehr oder beim Eisentransport - macht das Protein für verschiedenste Forschungsansätze interessant. Die ForscherInnen des Labors für Molekulare Infektiologie und Immunologie unter der Leitung von Univ.-Prof. Günter Weiss an der Univ.-Klinik für Innere Medizin VI interessieren sich vor allem für dessen immunologische Schutzfunktionen und konnten mit drei aktuellen Forschungsarbeiten neue Erkenntnisse gewinnen, die vor allem für die Behandlung von Infektionen von Bedeutung sein werden.
Das bereits vor einigen Jahren identifizierte Lipocalin-2 wird von neutrophilen Granulocyten und Makrophagen (sog. Fresszellen) gebildet und wirkt als Schutzfaktor, indem es bakterielle Siderophore bindet und damit für Bakterien unerreichbar macht. Siderophore sind von Bakterien produzierte Substanzen, die Eisen binden und dieses für die Vermehrung von Mikroben essentielle Metall den Erregern wieder zuführen.
Protein mit Anziehungskraft und Schutzwirkung
Mit der im European Journal of Immunology veröffentlichten Forschungsarbeit von Dr.in Andreas Schroll et al. (Lipocalin-2 ameliorates granulocyte functionality) kann dem Protein nun ein weiterer Effekt zugeschrieben werden. „Wir konnten belegen“, so die Erstautorin, „dass Lipocalin die sogenannte Chemotaxis, also Migration von weißen Blutzellen stimuliert und damit zu einer rascheren Einwanderung dieser Zellen zum Ort einer Infektion führt.“ Die ForscherInnen um Dr.in Schroll führten dazu im Labor Messungen der Chemotaxis von weißen Blutkörperchen durch und stellten fest, dass dieses ohne Lipocalin-2 langsamer abläuft. Lipocalin-2 ist also in der Lage, die Immunantwort zu stimulieren, sodass Bakterien rascher eliminiert werden und die Infektion ausheilen kann.
In weiteren Untersuchungen gingen die WissenschafterInnen um Dr. Gernot Fritsche der Frage nach, auf welchen Mechanismen die Schutzfunktion des natürlichen Resistenzgens Nramp1 (natural resistance associated macrophage protein 1) vor Infektionen mit intrazellulären Bakterien wie Typhus (Salmonellen) oder Tuberkuloseerregern, beruhen. Bislang war bereits bekannt, dass Nramp1 den Eisenmetabolismus modifiziert. Nun konnte das Team um Dr. Gernot Fritsche nachweisen, dass Makrophagen, welche das Resistenzgen Nramp1 enthalten, vermehrt Lipocalin exprimieren. „Damit wird pathogenen Keimen der Wachstumsfaktor Eisen entzogen, sie werden gleichsam ausgehungert. Dadurch werden antibakterielle Immunabwehr- Mechanismen stimuliert und Erreger eliminiert“, erklärt Dr. Fritsche, der seine Erkenntnisse im Journal of Leukocyte Biology veröffentlichen konnte (Slc11a1 (Nramp1) impairs growth of Salmonella enterica serovar typhimurium in macrophages via stimulation of lipocalin-2 expression).
Der Fokus der dritten Forschungsarbeit von Dr.in Rosa Bellmann-Weiler lag auf Bakterien, von denen nicht bekannt ist, ob sie Siderophore bilden, den intrazellulären Erregern Chlamydia pneumoniae. Diese Bakterien spielen eine relevante Rolle bei der Entstehung von Lungenentzündungen, werden aber auch mit Atherosklerose und mit Asthma in Verbindung gebracht. „Unsere Untersuchungen zeigen erstmals“, so Dr.in Bellmann-Weiler, „dass Lipocalin auch bei Infektionen mit Chlamydia pneumoniae eine relevante Schutzwirkung zeigt, weil es die Immunantwort moduliert und die relevante Eisenverfügbarkeit beeinflusst“. Die in der Zeitschrift Immunobiology publizierten Erkenntnisse (Neutrophil gelatinase-associated lipocalin and interleukin-10 regulate intramacrophage Chlamydia pneumoniae replication by modulating intracellular iron homeostasis.) stellen im Zusammenhang mit dem Verlauf chronischer Atemwegserkrankungen aber auch für die Pathogenese der Atherosklerose ein therapierelevantes Target dar.
(D. Heidegger)
Links:
Lipocalin-2 ameliorates granulocyte functionality. Schroll A, Eller K, Feistritzer C, Nairz M, Sonnweber T, Moser PA, Rosenkranz AR, Theurl I, Weiss G., Eur J Immunol. 2012 Dec;42(12):3346-57. Epub 2012 Nov http://dx.doi.org/10.1002/eji.201142351
Slc11a1 (Nramp1) impairs growth of Salmonella enterica serovar typhimurium in macrophages via stimulation of lipocalin-2 expression. Fritsche G, Nairz M, Libby SJ, Fang FC, Weiss G., J Leukoc Biol. 2012 Aug;92(2):353-9. Epub 2012 Jun 15.
http://dx.doi.org/10.1189/jlb.1111554
Neutrophil gelatinase-associated lipocalin and interleukin-10 regulate intramacrophage Chlamydia pneumoniae replication by modulating intracellular iron homeostasis. Bellmann-Weiler R, Schroll A, Engl S, Nairz M, Talasz H, Seifert M, Weiss G. Immunobiology. 2012 Nov 21. pii: S0171-2985(12)00535-9. [Epub ahead of print]
http://dx.doi.org/10.1016/j.imbio.2012.11.004
Univ.-Klinik für innere Medizin VI
https://www.i-med.ac.at/patienten/ukl_inneremedizin6.html