Novel Immunomodulatory effect of miR-142 / ROCK2 Axis, on Leishmania infected macrophages

Im Inneren des menschlichen Körpers spielt sich oft ein stiller Krieg in den mikroskopischen Kammern unseres Immunsystems ab. Die Soldaten an der Frontlinie dieses Konflikts sind Makrophagen, eine Art von weißen Blutkörperchen, die darauf programmiert sind, Eindringlinge aufzuspüren und zu vernichten. Wenn ein Parasit namens Leishmania durch den Stich einer Sandmücke in den Körper gelangt, versteckt er sich in genau diesen Zellen. Der Ausgang der Infektion hängt davon ab, wie der Makrophage reagiert. Manchmal erwacht die Zelle und wird zu einem unerbittlichen Krieger, der toxische Chemikalien ausschüttet, um den Parasiten zu töten. Ein anderes Mal überlistet der Parasit die Zelle so, dass sie zu einem ruhigen, passiven Wirt wird, der es ihm ermöglicht, sich zu vermehren und auszubreiten. Dieser Wechsel zwischen einem aggressiven Zustand und einem passiven Zustand wird als Polarisierung bezeichnet, und einen Weg zu finden, die Zelle zurück in die Kampfbereitschaft zu zwingen, könnte der Schlüssel zur Heilung einer Krankheit sein, die Millionen von Menschen weltweit betrifft.

Ein Forschungsteam des Pasteur-Instituts in Iran und anderer Universitäten hat einen spezifischen molekularen Schalter entdeckt, der dieses Verhalten steuert. Sie konzentrierten sich auf ein winziges Molekül namens miR-142, das wie ein Dimmer-Schalter für ein Protein namens ROCK2 fungiert. Einfach ausgedrückt ist ROCK2 ein Protein, das dem Makrophagen hilft, sich zu entspannen und passiv zu werden – ein Zustand, der dem Überleben des Parasiten zugutekommt. Die Forscher entdeckten, dass bei einer Infektion der Körper die miR-142-Spiegel senkt, wodurch ROCK2 ansteigt und die Zelle passiv wird. Durch die künstliche Erhöhung der miR-142-Spiegel im Labor gelang es ihnen jedoch, das ROCK2-Protein herunterzuregeln und den Makrophagen so zu zwingen, in seinem aggressiven, parasitenabtötenden Modus zu bleiben.

Die Studie begann mit der Untersuchung des Verhaltens dieser Zellen im gesunden versus im infizierten Zustand. Die Wissenschaftler nahmen Knochenmark von Mäusen und züchteten daraus in einer Kulturschale Makrophagen. Sie bestätigten, dass diese Zellen darauf trainiert werden konnten, entweder aggressiv oder passiv zu sein. Wenn sie auf Aggressivität trainiert wurden, zeigten die Zellen hohe Mengen an miR-142 und niedrige Mengen an ROCK2. Wenn sie auf Passivität trainiert wurden, geschah das Gegenteil. Die Forscher infizierten diese Zellen dann mit Leishmania major, einer häufigen Spezies des Parasiten. Sie beobachteten, dass die Infektion natürlicherweise dazu führte, dass die Zellen ihre miR-142-Spiegel senkten. Dieser Abfall ermöglichte es ROCK2 anzusteigen, was wiederum dem Parasiten half, innerhalb der Zelle zu überleben und sich zu vermehren. Es schien, als würde der Parasit die interne Maschinerie der Zelle erfolgreich kapern, um sie ruhig zu halten.

Um zu testen, ob sie diesen Prozess umkehren konnten, führten die Wissenschaftler ein genetisches Werkzeug in die Zellen ein, um sie dazu zu zwingen, zusätzliches miR-142 zu produzieren. Sie verwendeten einen Vektor, ein aus genetischem Material bestehendes Transportmittel, um die Anweisungen zur Herstellung dieses Moleküls direkt in die Makrophagen einzuschleusen. Das Experiment war hocheffizient, wobei mehr als 80 Prozent der Zellen die neuen Anweisungen erfolgreich aufnahmen. Sobald die Zellen mit miR-142 geflutet waren, waren die Ergebnisse unmittelbar und eindeutig. Die Mengen des ROCK2-Proteins sanken signifikant. Da ROCK2 unterdrückt wurde, wechselten die Zellen nicht in den passiven Zustand. Stattdessen blieben sie in ihrem aggressiven, proinflammatorischen Modus.

Die Folgen dieser Veränderung waren dramatisch. In den Zellen, in denen miR-142 erhöht wurde, sank die Anzahl der Parasiten im Inneren drastisch. Die Zellen produzierten hohe Mengen an toxischen Chemikalien, speziell Stickstoffmonoxid, von denen bekannt ist, dass sie den Parasiten zerstören. Gleichzeitig wurde die Produktion von Substanzen, die dem Parasiten normalerweise beim Überleben helfen, wie etwa Arginase, reduziert. Die Forscher überprüften auch die Mengen verschiedener Signalmoleküle, oder Zytokine, die dem Immunsystem mitteilen, was zu tun ist. Sie fanden heraus, dass die verstärkten Zellen mehr Signale freisetzen, die einen Angriff auslösen, und weniger Signale, die das Immunsystem beruhigen. Dies bestätigte, dass die Zellen die Infektion nicht nur überlebten, sondern sie aktiv bekämpften.

Die Studie untersuchte auch einen spezifischen Oberflächenmarker namens CD200, den der Parasit nutzt, um inhibitorische Signale an die Zelle zu senden und sie anzuweisen, den Kampf einzustellen. In den Zellen mit hohem miR-142-Spiegel wurde die Expression dieses Markers reduziert, was die Unterdrückung der Immunantwort durch den Parasiten weiter verhinderte. Die Forscher verifizierten diese Ergebnisse mit mehreren Methoden, einschließlich mikroskopischer Beobachtung der Zellen und chemischer Tests zur Messung der Proteinwerte. Sie bestätigten, dass die Reduktion von ROCK2 nicht nur eine vorübergehende Fluktuation war, sondern eine anhaltende Veränderung, die direkt mit der geringeren Parasitenlast korrelierte.

Diese Arbeit hebt einen präzisen Mechanismus hervor, durch den ein Parasit seinen Wirt manipuliert und wie diese Manipulation bekämpft werden kann. Die Forscher behaupteten nicht, ein Heilmittel für die Krankheit gefunden zu haben, aber sie zeigten, dass der miR-142- und ROCK2-Pfad ein entscheidender Kontrollpunkt ist. Durch das Verständnis, dass miR-142 als selektiver Inhibitor von ROCK2 wirkt, zeigten sie, dass es möglich ist, das Gleichgewicht zugunsten des Wirts zurückzuverbiegen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Fähigkeit des Parasiten zu überleben auf der Aufrechterhaltung niedriger miR-142-Spiegel beruht und dass die künstliche Erhöhung dieser Spiegel die natürliche Fähigkeit der Zelle wiederherstellen kann, den Eindringling zu töten. Dies bietet ein klares, molekulares Ziel für die zukünftige Forschung zur Behandlung der Leishmaniose und eröffnet einen potenziellen Weg, um die Verteidigungsmechanismen des Immunsystems gegen einen hartnäckigen und gefährlichen Erreger wieder zu aktivieren.