(Wien, 02-07-2025) Eine aktuelle Studie unter Leitung von Philipp Starkl von der MedUni Wien zeigt, dass Mastzellen das Verhalten von Makrophagen auf bislang unbekannte Weise beeinflussen können. Die Forschung liefert neue Erkenntnisse zu den Interaktionen dieser Immunzellen bei Entzündungsprozessen sowie Immunabwehr und legt den Grundstein für die Entwicklung neuer immunmodulatorischer Therapiestrategien. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Journal of Allergy and Clinical Immunology“ publiziert.
Mastzellen und Makrophagen sind Immunzellen, die häufig in direkter räumlicher Nähe zueinander in Barriereorganen wie Haut, Lunge und Darm vorkommen. Während Makrophagen für ihre Rolle als „Fresszellen“ bekannt sind und zwischen pro- und anti-entzündlichen Zuständen wechseln können, sind nützliche biologische Eigenschaften von Mastzellen weniger gut erforscht. Dagegen sind Mastzellen „berüchtigt“ für ihre Schlüsselrolle bei allergischen Reaktionen und die damit verbundenen negativen Auswirkungen auf den Organismus. „Auf Grund der räumlichen Nähe von Mastzellen und Makrophagen in vielen unterschiedlichen Geweben des Körpers stellten wir in unserer Studie die Frage, ob und in wieweit die Stoffe, die Mastzellen während einer allergischen Reaktion produzieren, die Funktionalität von Makrophagen beinflussen“, sagt Studienleiter Philipp Starkl (Universitätsklinik für Innere Medizin I der MedUni Wien) über den Ausgangspunkt der Forschung.
Mastzellen beeinflussen Entzündungsreaktionen von Makrophagen
Mit Hilfe von Zellkulturmodellen konnten die Forschenden nachweisen, dass Mastzell-Botenstoffe zu tiefgreifenden Veränderungen in der epigenetischen, genetischen und metabolischen Konfiguration von Makrophagen führen. Makrophagen, die diesen Mediatoren ausgesetzt waren, zeigten Änderungen im Sauerstoffverbrauch und der Produktion von ATP, dem zentralen Energieträger in Zellen. Zudem wurden epigenetische Modifikationen festgestellt, die eine wichtige Rolle bei der veränderten Makrophagenfunktion spielen könnten. Eine der wichtigsten Beobachtungen des Forschungsteam war, dass solche „umprogammierten“ Makrophagen eine erhöhte Phagozytose-Aktivität aufwiesen und nach Kontakt mit bakteriellen Bestandteilen wie Lipopolysaccharide (LPS) deutlich mehr entzündungsfördernde Signalstoffe ausschütteten. „Im Mausmodell konnten wir zudem zeigen, dass die durch Mastzell-Botenstoffe veränderten Makrophagen direkte Auswirkungen auf Entzündungsreaktionen haben und den Verlauf einer bakteriellen Infektion signifikant beeinflussen können“, so Erstautorin Dorothea Holter.
Die Ergebnisse veranschaulichen das große Potenzial von Mastzellen, den Charakter und die Funktion von Makrophagen zu beeinflussen. Die Kommunikation der beiden Zelltypen könnte eine wichtige Rolle in unterschiedlichen Situationen spielen, bei denen die effiziente, aber ausgewogene Funktion von Makrophagen ausschlaggebend ist, beispielsweise bei der Abwehr von mikrobiellen Krankheitserregern oder der Wiederherstellung von beschädigtem Gewebe. So können die neu gewonnenen Erkenntnisse zur Entwicklung neuer immunmodulatorischer Strategien beitragen.
Publikation: Journal of Allergy and Clinical Immunology
Mast cells activated in vitro can modulate macrophage polarization and antibacterial responses.
Dorothea B. Holter, Sophie Zahalka, Jessica Brösamlen, Mariem Radhouani, Martin L. Watzenboeck, Tyler J. Artner, Asma Farhat, Riem Gawish, Karin Lakovits, Anastasiya Hladik, Federica Quattrone, Wolfgang Weninger, Thomas Krausgruber, Shane J.F. Cronin, Shweta Tikoo, Rohit Jain, Sylvia Knapp, Nikolaus Fortelny and Philipp Starkl*.
DOI: 10.1016/j.jaci.2025.02.040
Die Studie wurde an der Medizinischen Universität Wien in enger Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe von Sylvia Knapp (Universitätsklinik für Innere Medizin I der MedUni Wien) durchgeführt. Zusätzliche Unterstützung kam von Shweta Tikoo und Rohit Jain (Universitätsklinik für Dermatologie der MedUni Wien) sowie von Shane Cronin (Klinisches Institut für Labormedizin der MedUni Wien) und Thomas Krausgruber (Institut für Artificial Intelligence der MedUni Wien). Wesentliche bioinformatische Analysen wurden von Nikolaus Fortelny an der Universität Salzburg durchgeführt.