Wie das Immunsystem Chaos nutzt
Neue Forschungen, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden, zeigen einen neuen Mechanismus, der bei der Zellfunktion eine Rolle spielt.
Chaotische Schwankungen der Proteinkonzentrationen helfen, unser Immunsystem wachsam und funktionsfähig zu halten und chronische Krankheiten wie Krebs und Diabetes zu verhindern.
Die moderne Forschung hat viele der fehlerhaften Mechanismen entdeckt, die bei Krebs eine Rolle spielen, aber die Wissenschaft muss noch viel entdecken.
Auf zellulärer Ebene drehen sich einige dieser Mechanismen um das, was Mediziner Signalwege nennen.
Zellsignalwege regulieren das Wachstum, das Überleben und die Proliferation von Zellen. (1)
Bei Krebs sind einige Signalproteine hyperaktiv, was zum Wachstum und zur Proliferation von Tumorzellen führt, während andere – die normalerweise als Tumorsuppressoren wirken würden – nicht richtig funktionieren.
Das Verständnis der Dynamik, die in den Zellen vorherrscht, ist daher der Schlüssel zur Prävention und Überwindung von Krebs und vielen anderen chronischen Krankheiten.
Neue Forschungen mögen in dieser Hinsicht Neuland betreten haben, denn drei Wissenschaftler haben einen neuen Mechanismus der Zellregulierung entdeckt: Das Chaos. (2)
Der Doktorand Mathias Heltberg und Professor Mogens Høgh Jensen – beide vom Niels Bohr Institute an der Universität Kopenhagen in Dänemark – und Sandeep Krishna vom National Centre for Biological Sciences in Bangalore, Indien, untersuchten, wie ein bestimmtes Protein die Genaktivität stimuliert.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass chaotische Dynamik die Antwort ist.
Das Protein, das sie untersucht haben, ist Nuclear factor-κB (NF-kB).
NF-kB ist der Schlüssel, um das Immunsystem des Körpers wachsam und funktionsfähig zu halten.
Die Ergebnisse können also helfen, mehr als nur Krebs abzuwehren: Diabetes und Alzheimer könnten auch Ziel sein, wenn die Forscher besser verstehen, wie die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers funktionieren.
Chaos ist wichtig für eine Immunreaktion
NF-kB ist ein Transkriptionsfaktor, der sowohl für die “angeborene als auch für die adaptive Immunfunktion” entscheidend ist und entzündliche Reaktionen vermittelt.
Infolgedessen schwanken seine Werte im Körper mit der Zeit und beeinflussen die Gen- und Zellfunktionen. (3)
Neuere Studien haben gezeigt, dass die NF-kB-Signalisierung auch bei Krebs eine entscheidende Rolle spielt und den Zusammenhang zwischen Krebsentstehung und Entzündungen herstellt. (4)
In der aktuellen Studie zeigten Prof. Jensen und seine Kollegen mit mathematischen Berechnungen und Laborversuchen, dass ein chaotisches Auf und Ab in NF-kB-Konzentrationen Gene aktiviert, die sonst still bleiben würden.
Das NF-kB-Protein muss sich in einem chaotischen Zustand befinden, um die richtigen Gene zu aktivieren, die eine optimale Immunreaktion ermöglichen, zeigte die Studie.
Bislang glaubten die Forscher, dass alle lebenden Organismen chaotische Dynamiken vermeiden.
Aber die neue Studie stellt diesen Glauben in Frage, da die Forscher zeigen, dass chaotische Schwankungen in den Proteinkonzentrationen entscheidend für die Aktivierung von Schlüsselgenen sind.
“Chaos ist eine mathematisch gut definierte Dynamik, die beispielsweise bisher zur Erklärung großer Veränderungen in Wettersystemen verwendet wurde”, erklärt Prof. Jensen.
“Bei der enormen Komplexität, die Lebewesen höherer Ordnung kennzeichnet, ist es offensichtlich, dass in verschiedenen Arten von Systemen chaotische Dynamiken auftreten können. Doch wie Chaos in lebenden Zellen eine entscheidende Rolle spielt, ist völlig neu”, ergänzen die Forscher.
Auswirkungen auf Diabetes, Krebs und Alzheimer
Die Forscher stellen auch die therapeutischen Auswirkungen der Ergebnisse fest.
Neue Medikamente, sagt Heltberg, Co-Autor der Studie, könnten “die korrekte Proteinfunktion sicherstellen”.
“Therapien könnten auch die Entnahme und Prüfung von Zellen aus einem Körper beinhalten, um festzustellen, ob die Zellen im richtigen Zustand sind, um die richtigen Schwingungen zu haben”, fährt Heltberg fort.
“Wenn sie es nicht sind, kann es möglich sein, Krankheiten vorherzusagen und zu entdecken, bevor sie auftreten.”
Prof. Jensen erklärt:
“Die Ergebnisse können einen enormen Einfluss auf unser Verständnis davon haben, wie das Immunsystem funktioniert und wie die Häufigkeit einiger der schwersten Krankheiten, wie Diabetes, Krebs und Alzheimer, vermieden werden können.”
Bildquelle:
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