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Basler Mediziner möglichem Zusammenhang zwischen Autoimmunerkrankung und Infektionen auf der Spur

Wenn Abwehrzellen bestimmte Proteine aus Erregerzellen aufnehmen, können Fehler entstehen, wie im US-Fachblatt «PNAS» berichtet wurde. Wir haben mit Professor Dr. Tobias Derfuss vom Department Biomedizin der Universität und des Universitätsspitals Basel gesprochen.

Der gebürtige Bayer mit Jahrgang 1971 ist seit über sechs Jahren in Basel, war zuvor in München und Erlangen. «Wenn der weltweit als MS-Papst anerkannte Professor Ludwig Kappos ruft, kommt man sehr gerne», sagt Derfuss. Auch sei die Möglichkeit zu wissenschaftlichen Kooperationen mit  der Pharmaindustrie – Roche, Novartis und Actelion haben MS-Studien und Medikamente in der Pipeline – ein Grund gewesen, um ans Unispital Basel zu kommen. Zudem verfüge das Departement Biomedizin über hervorragend ausgestattete Laborräume.

barfi.ch: Was sind Autoimmunreaktionen und was machen sie?

Prof. Derfuss: Das körpereigene Immunsystem greift eigene Körperzellen an, also Zellen, die gar nichts mit zum Beispiel einer Grippevirus Infektion zu tun haben. Die Autoimmunität kann auf ein Organ beschränkt sein, aber auch mehrere Organe betreffen.

Welchem Zusammenhang zwischen Autoimmunerkrankung und Infektion sind Sie auf der Spur?

Es gibt immer wieder Patienten, die eine Virusinfektion haben und ein paar Wochen später eine Autoimmunentzündung entwickeln. Man hat zum Beispiel eine «normale» Grippe, der mit einer gewissen Verzögerung eine Autoimmunerkrankung folgt. Nun könnte man annehmen, dass wegen des zeitlichen auch ein kausaler Zusammenhang besteht, die Grippeinfektion also diese Autoimmunreaktion auslöst.

Woran könnte man denn im Anschluss an die Grippe erkranken? 

An einer Entzündung am Gehirn zum Beispiel. Oder einer Entzündung der peripheren Nerven an Armen und Beinen. Die Entzündung am Gehirn tritt vor allem bei Kindern auf, die Entzündung der Nerven an Armen und Beinen trifft auch Erwachsene. Wir vermuten einen Zusammenhang zwischen Infektion und der folgenden Autoimmunreaktion. Die gängige Theorie war, dass das Immunsystem etwas verwechselt. Das heisst, dass ein Eiweiss des Virus einem körpereigenen Eiweiss sehr ähnlich ist und deswegen beide vom Immunsystem verwechselt werden.

Es gibt Hinweise, dass es beim Guillain-Barré-Syndrom, einer autoimmunen Entzündung der peripheren Nerven, die einer infektiösen Durchfallerkrankungen folgt, zu einer solchen Verwechslung kommt. Das ist aber die einzige Erkrankung beim Menschen, bei der nachgewiesen werden kann, dass es sich um eine Verwechslung handelt.

Unsere Vermutung ist eine andere. Bei der Immunreaktion gegen ein Virus spielen die T- und B-Zellen eine Rolle. B-Zellen sind die Zellen, die Antikörper produzieren, aber auch die T-Zellen aktivieren. T-Zellen können zum einen virusinfizierte Zellen zerstören, zum anderen unterstützen sie wiederum die B-Zellen. Für die Immunreaktion gegen Viren sind beide Zelltypen wichtig.

B-Zellen tragen auf ihrer Oberfläche einen Rezeptor, mit dem sie ganz spezifisch ein bestimmtes Eiweiss erkennen, idealerweise gegen ein Virus. Es existieren aber auch B-Zellen, die spezifisch sind für ein körpereigenes Eiweiss. Die sind potentiell gefährlich, weil sie deswegen den eigenen Körper angreifen könnten, werden aber nicht aktiviert, weil die Hilfe der entsprechenden T-Zelle fehlt.

Wenn nun eine Virusinfektion auftritt und man so eine B-Zelle hat, die ein körpereigenes Eiweiss erkennt, kann sie über den Rezeptor nicht nur das körpereigene Eiweiss von der infizierten Zelle aufnehmen, sondern fälschlicherweise auch ein Virusprotein. Dann hat diese B-Zelle beide Eiweisse in sich vereint und kann Hilfe von den Virus spezifischen T-Zellen bekommen. In der Folge produziert die B-Zelle dann Antikörper gegen das körpereigene Eiweiss.

Die zunehmende Hygiene scheint schuld an häufiger auftretenden Autoimmunerkrankungen zu sein. Bedeutet das also, dass wer sich weniger wäscht, weniger anfällig ist?

Die Sache hat zwei Seiten: zum einen hat sich über die Jahrzehnte gezeigt, dass durch vermehrte Hygiene weniger Infektionskrankheiten auftreten, was natürlich eine gute Sache ist. Auf der anderen Seite ist es parallel zu einem Anstieg von Autoimmunerkrankungen gekommen.

Der Zusammenhang zwischen Infekten und Autoimmunerkrankungen ist aber noch komplizierter. Es kommt nämlich auf die Art der Infektion an. Manche Virusinfektionen und bakterielle Infektionen können Autoimmunphänomene auslösen, wie bereits erwähnt. Es gibt aber auch Infektionen, die Autoimmunerkrankungen positiv beeinflussen können. Dazu gehören zum Beispiel Darmparasiten. Das wurde schon bei der Multiplen Sklerose (MS) getestet. Studien in Südamerika zeigen, dass bestimmte Darmparasiten das Immunsystem so umstellen, dass es gut für die MS ist. Bei der Untersuchung von MS-Patienten mit Darmparasiten wurde festgestellt, dass sie tendenziell weniger Erkrankungsschübe hatten. Es ist bekannt, dass das Immunsystem in der Beziehung zwischen Darm und Gehirn eine wichtige Rolle spielt. Wenn das Immunsystem des Darms durch Parasiten in eine gewisse Richtung gelenkt wird, scheint es einen positiven Effekt bei der Autoimmunerkrankung zu geben. 

Für einen Laien tönen Parasiten immer unangenehm und sogar gefährlich. Was kann man sich darunter vorstellen?

Parasiten sind sicher keine angenehme Sache, man ist ja froh, wenn man sie nicht hat. Aber offensichtlich hat sich das Immunsystem über Jahrtausende hinweg damit auseinandergesetzt und sich an diese Darmbakterien- und Parasiten adaptiert. Mit den Hygienemassnahmen der letzten hundert Jahre hat sich das Darmmilieu verändert. Die Untersuchung des Darmmilieus ist aktuell Gegenstand intensiver Forschung rund um den Globus. Ziel ist es herauszufinden, wie man das Darmmilieu verändern muss, um Autoimmunerkrankungen zu behandeln. Den Anfang machten Studien mit nichtpathogenen (nicht infektiösen) Würmern, die keine Durchfallerkrankungen hervorrufen, die das Immunsystem verändern sollten. Das sind noch sehr frühe Studien, aber die Forschung geht rasant weiter.

Kann man diese Erkenntnis in unsere Essgewohnheiten übertragen?

Die Ernährung ist ein grosses Thema bei vielen Autoimmunerkrankungen, so auch bei der MS. Aber wie man die Ernährung umstellen müsste, um die Darmflora dahingehend zu verändern, dass sie positive Effekte auf das Immunsystem hat, weiss man noch nicht. Derzeit beschäftigen sich viele Forschungsgruppen unter anderem in Kalifornien und meine ehemaligen Kollegen in München mit diesem Thema.

Dort wurden eineiige Zwillinge untersucht, bei denen der eine Zwilling eine MS entwickelt hat und der andere nicht. Man hat sich dann die Darmflora von diesen Zwillingspaaren angeschaut und Unterschiede gefunden. Diese Darmflora wurde in bestimmte Mäuse übertragen, um zu sehen, ob sie die MS im Tiermodell auslösen kann. Und tatsächlich kann mit der Übertragung der Darmflora eines MS-Patienten eine Autoimmunerkrankung im Tier ausgelöst werden. Ich bin überzeugt, dass wir da etwas Interessantem auf der Spur sind, aber um die Darmflora mit Ernährung gezielt beeinflussen zu können, braucht es noch eine Menge an Forschung.

Was machen Sie nun mit den Erkenntnissen aus Ihrer Studie, wie gehen Sie weiter vor?

Unsere Studie befasste sich mit Mauszellen. In einem nächsten Schritt wollen wir schauen, ob menschlichen Zellen genauso reagieren. Wir sind gerade dabei, menschliche Zellen, die spezifisch sind für ein Virus oder für ein Autoantigen, aus dem Blut herauszufiltern. Wir wollen sehen, ob sie in einer Zellkultur auch so reagieren und andere Eiweisse aufnehmen können. Ausserdem wollen wir testen, ob B-Zellen wirklich ins Gewebe gehen können und dort das Eiweiss, das sie erkennen, aufnehmen können. Die gängigen Theorien besagen, dass dies nur im Blut und in den Lymphknoten passiert. Wir wollen uns nun im Tier anschauen, ob nicht doch B-Zellen im Gewebe, z.B. in Lunge, Darm oder Haut, zu finden sind, die das machen können. Das ist für Immunologen höchst spannendes Thema.

Als nächstes testen Sie nun also an menschlichen Zellen oder arbeiten Sie bereits daran?

Inzwischen haben wir die B-Zellen beim Menschen identifiziert, was nicht so einfach ist, weil B-Zellen gegen bestimmte Viren im Blut nur ganz selten vorkommen. Dann müssen diese Zellen in Kultur gehalten werden, um sie testen zu können. Diese Studien finden gerade im Unispital Basel statt.

Bedeutet das also noch eine lange Zeit der Forschung?

Ja. Die eben publizierte Studie dauerte gut vier Jahre. Die Kosten lagen bei vielen Hunderttausenden Franken. Forschung ist sehr langwierig, unsere Art der Grundlagenforschung mündet auch nicht direkt in einer Tablette, sondern sie trägt zum Verständnis bei, wie eine Autoimmunerkrankung entstehen kann. Schliesslich ist es einfacher, ein Medikament zu entwickeln, wenn zuvor genau verstanden wurde, wie der Prozess entsteht. 

Bei MS-Patienten wollen wir den Mechanismus nutzen, dass B-Zellen das Antigen aufnehmen können. So können wir B-Zellen finden, die z. B. eben ein Virus erkennen, aber auch solche, die ein Autoantigen erkennen. Bei MS-Patienten könnten damit neue Autoantigene identifiziert werden. Damit könnten letztendlich Methoden entwickelt werden, die autoantigenspezifischen Zellen zu zerstören. Die bisherigen Therapien können leider die krankmachenden Immunzellen von den gesunden nicht unterscheiden und zerstören beide. Wenn man aber wüsste, gegen welches Eiweiss sie gerichtet sind, könnte man mit einer spezifischen und personalisierten Therapie vorgehen. 

Herr Professor Derfuss, vielen Dank für das Gespräch.

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