Ein Forschungsteam der Umeå University, Schweden, in Zusammenarbeit mit der Gent University, Belgien, hat eine bahnbrechende Entdeckung darüber gemacht, wie die erste Immunverteidigung der Körper, Neutrophile, die Mobilisierung von Zink zum Kampf gegen Mikroben orchestrieren.
"Wir zeigen, dass Immunzellen Mikroben aus Zink abtropfen lassen und sie anfälliger machen. Gleichzeitig wird die Fähigkeit von Neutrophilen, Mikroben abzutöten, eindeutig davon ausgewirkt, wie viel Zink verfügbar ist. Unsere Ergebnisse zeigen das empfindliche Gleichgewicht von Spurenmetallen im Immunsystem," Sagt Constantin Urban, Professor an der Abteilung für klinische Mikrobiologie der Universität Umeå.
Neutrophile sind spezielle Immunzellen, die durch Erfassen und Zerstören von Mikroben schnell auf Infektionen reagieren – ein Prozess, der als Phagozytose bezeichnet wird. Während der Phagozytose umgibt die Zelle die Mikrobe mit ihrer Membran und bildet ein flüssiges Vesikel, ein Phagosom, in dem die Mikrobe verdaut wird.
Spurenmetalle wie Zink, Kupfer und Mangan sind entscheidend für das Überleben aller lebenden Organismen, von Tieren bis zu Mikroben. Während einer Infektion tritt ein intensiver Kampf um diese Metalle auf, wobei sowohl krankheitsverursachende Mikroben als auch das Immunsystem des Körpers versucht, Zugang zu ihnen zu erhalten. Dieses Phänomen heißt "Ernährungsimmunität."
Bisher war es ungewiss, ob Neutrophile Zinkionen aus Mikroben im Phagosom extrahieren können. Das vorherrschende hypothetische Modell legt nahe, dass neutrophile Mikroben durch Pumpen überschüssiger Zink in das Phagosom beruhen.
Um diese Frage zu beantworten, verwendeten Urban und seine Kollegen innovative, hochauflösende chemische Bildgebungstechniken, um die Umverteilung von Zink in Echtzeit in Neutrophilen während der Phagozytose zu überwachen. Die Studie verwendete das gemeinsame Modell Organismus Saccharomyces cerevisiae – IEast.
Überraschenderweise zeigten ihre Daten, dass die vorherrschende Theorie falsch ist.
"Wir können zeigen, dass die Bewegung von Zink von den Neutrophilen eng koordiniert wird, die die Verfügbarkeit von Zink im Phagosom dynamisch regulieren." Sagt Nadeem Ullah, Postdoktorand der Abteilung für klinische Mikrobiologie der Universität Umeå.
Die Studie zeigt, dass die Zinkspiegel die Effizienz von Neutrophilen beeinflussen. Wenn die Zinkspiegel niedrig waren, wurden Hefezellen effizienter getötet, während hohe Zinkspiegel in der phagozytisierten Hefezelle die Fähigkeit des Neutrophilen, Mikroben zu bekämpfen, signifikant beeinträchtigten. Dies unterstreicht die Bedeutung eines sorgfältig regulierten Gleichgewichts von Spurenmetallen für eine starke Immunantwort.
"Unsere Ergebnisse eröffnen neue Wege, um das Immunsystem zu stärken." sagt Ullah. Durch die Anpassung der Zinkspiegel könnten wir Neutrophilen helfen, Infektionen effektiver zu bekämpfen. Das Verständnis, wie Metalle, insbesondere Zink, Immunzellen beeinflussen können, können zu neuen Behandlungen für Infektionen und Erkrankungen führen, unter denen die Immunfunktion geschwächt wird.
Die Forschungsgruppe plant nun, Studien fortzusetzen, die sich auf die molekularen Mechanismen hinter der Zinkmobilisierung konzentrieren.
"In kommenden Projekten möchten wir die Membrantransporter identifizieren, die den Zinkionenfluss zwischen dem Phagosom und der Mikrobe steuern." sagt urban.
Nadeem Ullah et al., Nanoskalige chemische Bildgebung der Phagozytose: Ein Kampf um Metalle zwischen Wirt und Mikrobe, Journal of Biological Chemistry (2025).
https://medicalxpress.com/news/2025-09-immune-cells-zinc-infections-held.html