Könnte diese ungewöhnliche Immunzelle die Ursache für Typ-1-Diabetes sein?
Jüngste Forschungen haben eine ungewöhnliche Art von weißen Blutkörperchen entdeckt, die der Haupttreiber der Autoimmunität bei Typ-1-Diabetes sein könnte.
Viele Experten glauben, dass Typ-1-Diabetes eine Erkrankung ist, die auftritt, wenn das Immunsystem das körpereigene Gewebe angreift.
Obwohl Hinweise aus zahlreichen Studien stark darauf hindeuten, dass Typ-1-Diabetes einen autoimmunen Ursprung hat, waren die zugrunde liegenden biologischen Mechanismen nicht klar.
Die neue Studie ist die Arbeit von Wissenschaftlern der Medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University in Baltimore, MD, und Mitarbeitern anderer Institutionen, darunter des IBM Thomas J. Watson-Forschungszentrums in Yorktown Heights, NY.
In einem Zelle In diesem Artikel beschreiben die Autoren, wie sie einen „unerwarteten“ Hybrid aus B- und T-Immunzellen gefunden haben, der „an der Vermittlung der Autoimmunität beteiligt zu sein scheint“.
Sie diskutieren, wie die Entdeckung das „Paradigma“ bricht, dass Zellen des adaptiven Immunsystems nur T- oder B-Zellen sein können.
Der Befund stellt auch Zweifel in Frage, die einige Wissenschaftler auf die Idee gebracht haben, dass ein „Rogue Hybrid“ oder eine „X-Zelle“ die Autoimmunreaktion hinter Typ-1-Diabetes antreibt.
"Die Zelle, die wir identifiziert haben", sagt Studienkoautor Abdel-Rahim A. Hamad, außerordentlicher Professor für Pathologie an der Medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University, "ist eine Mischung aus den beiden primären Arbeitspferden des adaptiven Immunsystems B." Lymphozyten und T-Lymphozyten. “
Er erklärt, dass sie nicht nur die sogenannte X-Zelle gefunden haben, sondern auch "starke Beweise dafür gefunden haben, dass sie ein Haupttreiber der Autoimmunreaktion ist, von der angenommen wird, dass sie Typ-1-Diabetes verursacht".
Er warnt jedoch davor, dass ihre Ergebnisse nicht ausreichen, um zu beweisen, dass die Hybridzelle direkt Typ-1-Diabetes verursacht. Weitere Studien sollten nun dieses Ziel verfolgen.
Typ 1 Diabetes und Autoimmunität
Diabetes tritt auf, wenn das Blut einer Person zu viel Zucker oder Glukose enthält. Bei Menschen mit Typ-1-Diabetes tritt dies auf, wenn die Bauchspeicheldrüse nicht genügend Insulin produziert. Dies ist das Hormon, das den Zellen hilft, Glukose aufzunehmen und zur Energiegewinnung zu nutzen.
Zu viel Zucker im Blut zu haben ist gefährlich und schädigt die Organe langfristig. Menschen mit Typ-1-Diabetes müssen jeden Tag Insulin einnehmen.
Laut den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) haben rund 5% der 30,3 Millionen Menschen mit Diabetes in den USA Typ 1.
Ärzte nannten Typ-1-Diabetes „Jugenddiabetes“, da er zwar in jedem Alter auftreten kann, jedoch häufiger in der Kindheit auftritt.
Experten glauben, dass Typ-1-Diabetes eine Autoimmunerkrankung ist, bei der das Immunsystem die insulinproduzierenden Beta-Zellen in der Bauchspeicheldrüse angreift und zerstört. Sie sind jedoch nicht klar über die beteiligten Zellprozesse.
Die Autoimmunreaktion beruht auf zwei Arten von weißen Blutkörperchen: B-Lymphozyten und T-Lymphozyten. Zusammen identifizieren und greifen die beiden Zellen Entitäten an, die eine Bedrohung darstellen, z. B. eindringende Bakterien, Viren und andere Erreger.
Jede Zelle hat ihren eigenen Typ von Zellrezeptor, bei dem es sich um einen Proteintyp handelt, der nur dann bestimmte Signale in die Zelle lässt, wenn er mit einem eindeutigen Bindungspartner übereinstimmt. Somit haben B-Zellen B-Zell-Rezeptoren (BCRs) und T-Zellen T-Zell-Rezeptoren (TCRs).
Hybrid hat sowohl T- als auch B-Zellrezeptoren
Die Hybridzelle, die Hamad und seine Kollegen gefunden haben, ist eine seltene "Dual Expressor (DE)" -Zelle, die funktionierende BCRs und TCRs exprimiert.
Die Immunantwort beginnt normalerweise, wenn eine Überwachungszelle, die als Antigen-präsentierende Zelle (APC) bezeichnet wird, einen Eindringling entdeckt und dessen Signatur erfasst.
Die APC wandert dann zu einem Reservoir wie einem Lymphknoten, das unreife B- und T-Zellen beherbergt und ihnen die Signatur oder das Antigen des Eindringlings präsentiert.
Unreife T-Zellen mit TCRs, die mit dem Antigen übereinstimmen, reagieren auf die APC-Aufforderung, indem sie sich entweder in Killer- oder Helfer-T-Zellen umwandeln. Killer-T-Zellen reagieren, indem sie den Eindringling direkt angreifen.
Helfer-T-Zellen reagieren jedoch, indem sie unreife B-Zellen auslösen. Wenn die B-Zellen das passende Antigen haben, bilden sie Antikörper, die den Eindringling angreifen und zerstören. Wenn sie dies nicht tun, machen sie einen Abdruck des Antigens, damit sie in Zukunft einen Angriff starten können.
Das Immunsystem sieht Insulin als Ziel
Bei Autoimmunreaktionen identifiziert das Antigen jedoch keinen fremden Eindringling, sondern gesunde Zellen im körpereigenen Gewebe. Das Ergebnis ist ein mächtiger Angriff, der ernsthaften Schaden anrichten kann. Bei Typ-1-Diabetes führt dies zur Zerstörung von Betazellen der Bauchspeicheldrüse.
In ihrer Studienarbeit erklären die Autoren, dass Wissenschaftler die Antigene, die "die Aktivierung autoreaktiver T-Zellen antreiben", nicht vollständig verstehen, obwohl die Forscher sie "ausgiebig" untersucht haben.
Im Fall von Typ-1-Diabetes glauben Wissenschaftler, dass das Immunsystem Insulin als Antigen sieht.
Laut Hamad sind sich Wissenschaftler im Allgemeinen einig, dass T-Zellen Insulin als Antigen betrachten, "wenn das Hormon an eine Stelle auf der APC gebunden ist, die als HLA-DQ8 bekannt ist".
"Unsere Experimente zeigen jedoch, dass es sich um eine schwache Bindung handelt und wahrscheinlich nicht die starke Immunreaktion auslöst, die zu Typ-1-Diabetes führt."
Er und seine Kollegen fanden heraus, dass die von ihnen entdeckte DE-Zelle ein einzigartiges Protein namens x-Id-Peptid produziert. Mittels verschiedener Zellexperimente zeigten sie, dass, wenn das x-Id-Peptid das Insulin ersetzt, die Bindung viel enger ist und eine Immunreaktion hervorruft, die 10.000 stärker ist.
Potenzial für Screening und Immuntherapie
Mithilfe von Computersimulationen konnten die Forscher des IBM Thomas J. Watson Research Center den molekularen Mechanismus der x-Id-Peptidbindung bestimmen. Sie konnten auch vorhersagen, wie stark die T-Zell-Antwort sein würde.
Das Team stellte außerdem fest, dass Menschen mit Typ-1-Diabetes häufiger DE-Lymphozyten und x-Id-Peptide im Blut haben als Menschen ohne Diabetes.
"Dieser Befund", argumentiert Hamad, "kombiniert mit unserer Schlussfolgerung, dass das x-Id-Peptid T-Zellen vorbereitet, um den Angriff auf insulinproduzierende Zellen zu lenken, unterstützt stark eine Verbindung zwischen DE-Zellen und Typ-1-Diabetes."
Er schlägt vor, dass die Ergebnisse mit mehr Forschung zur Entwicklung von Screening-Methoden führen könnten, mit denen Menschen mit einem höheren Risiko für Typ-1-Diabetes identifiziert werden können.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Ergebnisse zu Immuntherapien führen könnten, die entweder DE-Zellen zerstören oder sie so verändern, dass sie keine Autoimmunreaktion auslösen können.
Laut Hamad ist es sogar möglich, dass sie eines Tages feststellen werden, dass DE-Zellen an anderen Autoimmunerkrankungen wie rheumatoider Arthritis und Multipler Sklerose beteiligt sind.
„Das Einzigartige an der gefundenen Entität ist, dass sie sowohl als B- als auch als T-Zelle fungieren kann. Dies verstärkt wahrscheinlich die Autoimmunreaktion, da ein Lymphozyt gleichzeitig die Funktionen ausführt, die normalerweise die konzertierten Aktionen von zwei erfordern. “
Abdel-Rahim A. Hamad
