Studien zeigen, dass extrazelluläre Vesikel auch Nachrichten von nichtmenschlichen Zellen übermitteln können

Von menschlichen Zellen produzierte Botenblasen können Bakterienprodukte aufnehmen und an andere Zellen weitergeben, berichten Forscher der University of Connecticut im Ausgabe vom 16. November von Naturzellbiologie. Die Entdeckung könnte einen Schlüsselmechanismus erklären, durch den Bakterien, ob freundlich oder infektiös, unsere Gesundheit beeinflussen.

Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind für unsere Zellen wie ein Postdienst. Zellen produzieren die EVs, winzige Bläschen mit einer wasserfesten Hülle aus Fettsubstanzen, sogenannten Lipiden, und schicken sie in den Blutkreislauf. Wenn eine andere Zelle auf ein Elektrofahrzeug stößt, nimmt sie es in sich auf und öffnet es. In den Elektrofahrzeugen befinden sich normalerweise Moleküle, die als Botschaften über das Verhalten oder Wachstum der empfangenden Zelle informieren.

Nun berichten die Immunologen Puja Kumari, Vijay Rathinam und Kollegen der University of Connecticut School of Medicine, dass Elektrofahrzeuge etwas anderes tun, völlig unerwartet. Die Wände eines Elektrofahrzeugs können Bakterienstücke aufnehmen, die normalerweise über einen Lipidabschnitt verfügen, der leicht in die Lipidwände des Elektrofahrzeugs schlüpft. Das Elektrofahrzeug bringt dann die Bakterienprodukte zusammen mit seinen anderen Inhalten in die menschliche Zelle, in die es gelangt.

„Wir haben herausgefunden, dass Elektrofahrzeuge den Kreislauf nach systemischen mikrobiellen Produkten durchsuchen und ein Immunüberwachungsnetzwerk innerhalb der Zelle alarmieren“, sagt Kumari, ein Postdoktorand im Rathinam-Labor.

Dies löst ein seit langem bestehendes Rätsel. Forscher wussten, dass unsere Zellen über Rezeptoren verfügen, die Bakterienprodukte erkennen. Sie wussten jedoch nicht, wie diese Bakterienprodukte tatsächlich in unsere Zellen gelangten.

„Wir haben verstanden, welche mikrobiellen Produkte in Umlauf kommen“, sagt Rathinam, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Immunologie. Die Produkte können von eindringenden infektiösen Bakterien stammen oder von freundlichen Bakterien, die beispielsweise in unserem Darm leben. Wenn die Rezeptoren in den Zellen sie erkennen, können die Signale der Bakterien dazu beitragen, dass der Darm, das Immunsystem und sogar das Gehirn richtig funktionieren. Oder sie können dazu führen, dass Zellen selbst explodieren und Entzündungen hervorrufen, abhängig von der Art der Bakterien und dem beteiligten Produkt.

„Aber wir wussten nicht, wie mikrobielle Produkte, die von schädlichen oder freundlichen Bakterien ins Blut gelangen, von außerhalb der Zelle in das Innere der Zelle gelangen“, sagt Rathinam.

Um zu zeigen, dass Elektrofahrzeuge tatsächlich die Bakterienstücke transportieren und in die Zellen bringen, führten Kumari, Rathinam und ihre Kollegen eine Reihe von Experimenten durch. Zunächst injizierten sie Mäusen grün markiertes LPS, ein von Bakterien hergestelltes Produkt. Nach etwa einer Stunde fanden sie das grüne LPS auf Elektrofahrzeugen im Blut der Mäuse. Zweitens, als sie diese Elektrofahrzeuge mit grünem LPS auf eine andere Gruppe von Mäusen übertrugen, fanden sie grünes LPS in den Zellen der Empfängermäuse, was eine Entzündung auslöste.

Obwohl sie die Experimente mit anderen mikrobiellen Produkten als LPS noch nicht ausprobiert haben, vermuten sie, dass etwas Ähnliches passieren würde.

„Wir glauben, dass dies sowohl in der normalen Physiologie als auch bei Infektionen eine Rolle spielt. Mikrobielle Produkte aus der Mikrobiota im Darm werden in den Kreislauf freigesetzt und sind wichtig für den Körper. Elektrofahrzeuge könnten dabei eine gute, nützliche Rolle spielen“, sagt Rathinam.