Europäisches und afrikanisches Immunsystem

Auschnitt einer Darstellung zum Verfahren der Forscher. Credit: Quach et al./Cell 2016

Infektionen, Entzündungen oder Autoimmunerkrankungen: Für bestimmte gesundheitliche Probleme besitzen Menschen aus verschiedenen Erdteilen mehr oder weniger Anfälligkeit. Forscher haben nun Einblicke darin gewonnen, wie sich das Immunsystem von Europäern und Afrikanern unterscheidet und welche genetischen Grundlagen es dafür gibt. Unterm Strich zeigen Afrikaner demnach stärkere Immunreaktionen als Europäer. In den Ergebnissen spiegelt sich wieder, dass die Evolution von Merkmalen des Immunsystems davon geprägt war, mit welchen Herausforderungen Menschen in ihrem jeweiligen Lebensraum konfrontiert wurden. Bei der Entwicklung des Immunsystems der Europäer hat dabei auch das Erbe der Neandertaler deutlich mitgemischt, berichten die Forscher.

Es hält Bakterien, Viren und Co in Schach – ohne unser Immunsystem würden uns Erreger schnell den Garaus machen. In der Entwicklungsgeschichte des Menschen haben stets diejenigen gute Überlebenschancen gehabt, deren Abwehrkräfte optimal eingestellt waren. Das bedeutet keineswegs so aggressiv wie möglich: Bestimmte Funktionen des Immunsystems können zwar Erreger gut bekämpfen, andererseits aber wiederum mit weiteren Gesundheitsrisiken einhergehen, wie Autoimmunerkrankungen oder einer Entzündungsneigung. Statistiken legten bereits nahe, dass sich die Immunsysteme von Menschen unterschiedlicher Abstammung in charakteristischer Weise unterscheiden. Diesem Zusammenhang sind nun gleich zwei Forschergruppen   unabhängig voneinander nachgegangen und kamen dabei zu ähnlichen Ergebnissen. Sie  haben sie nun zeitgleich im Wissenschafts-Magazin "Cell" veröffentlicht.

Das afrikanische Immunsystem reagiert stärker

Die Forscher um Lluis Quintana-Murci vom Institut Pasteur und CNRS in Paris konfrontierten im Rahmen ihrer Studie Immunzellen (Monozyten) von Menschen mit europäischer oder afrikanischer Abstammung in Laborversuchen mit Bakterien und Viren. Durch RNA-Sequenzierung erfassten sie die Genaktivität dieser Zellen in Reaktion auf die Erreger. Die Forscher stellten viele Unterschiede in der Aktivität von Genen bei den Immunzellen fest - sowohl innerhalb der Populationen als auch in typischer Weise zwischen den Menschengruppen. Eine Veränderung in einem einzelnen Gen, das einen bestimmten Immunrezeptor bildet, ist demnach nur bei Europäern für eine vergleichsweise geringe Entzündungsreaktionen verantwortlich.

"Das legt nahe, dass dies der europäischen Bevölkerung einst einen selektiven Vorteil verliehen hat", sagt Quintana-Murci. Eine mögliche Erklärung ist, dass sie nach dem Verlassen Afrikas im kalten Norden mit weniger beziehungsweise anderen Erregern konfrontiert waren. Möglicherweise war hier die Schutzfunktion von Entzündungen weniger wichtig und diese Immunfunktion wurde wegen ihrer gesundheitlichen Nachteile gedrosselt.

Die Neandertaler mischten mit

Den Forschern zufolge spiegelt sich in ihren Analysen generell wider, wie stark die Gene des Immunsystems einer Auslese unterworfen waren. Sie konnten zudem belegen, dass die Europäer einige wichtige regulatorische Veranlagungen den Neandertalern zu verdanken haben, mit denen sie sich bei ihrer Einwanderung nach Europa einst vermischt haben. Insbesondere gilt dies für die Art und Weise, wie ihr Immunsystem auf virale Herausforderungen reagiert, berichten Quintana-Murci und seine Kollegen.

Die Forscher um Luis Barreiro von der University of Montreal nutzten bei ihrer Studie einen ähnlichen Forschungsansatz wie die Kollegen aus Frankreich. Bei ihnen standen allerdings die genetischen Reaktionen einer anderen Art von Abwehrzellen im Fokus: die der primären Makrophagen. In Laborversuchen reizten sie diese durch den Angriff verschiedener bakterieller Erreger. Auch bei diesen Drahtziehern des Immunsystems zeigte sich ein ähnliches Resultat wie bei den Monozyten.

Historische Selektion prägt bis heute

Den Ergebnissen zufolge reagieren Menschen mit afrikanischen Vorfahren vergleichsweise stark mit Entzündungsreaktionen, die das Wachstum bakterieller Erreger eindämmen sollen. In vielen Fällen war die Aktivität bestimmter Gene dabei an eine einzige genetische Variante gebunden, mit starken Unterschieden in der Häufigkeit zwischen Menschen von europäischer und afrikanischer Abstammung. Auch Barreiro und seine Kollegen stellten die Spuren starken Selektionsdrucks auf die genetischen Merkmale des Immunsystems fest und belegten ebenfalls den Einfluss des Erbes der Neandertaler im Fall der Europäer.

"Die Ergebnisse beschreiben erstmals Unterschiede in der Immunantwort und die damit verbundenen genetischen Grundlagen, welche die Unterschiede in der Anfälligkeit für Krankheiten zwischen Menschen afrikanischer und europäischer Abstammung erklären können", sagt Barreiro. "In unseren Ergebnissen spiegelt sich wider, wie historische selektive Ereignisse auch heute noch die Vielfalt bei den Merkmalen des Immunsystems prägen". Beide Forschergruppen wollen nun am Ball bleiben und weiterhin die Grundlagen der Unterschiede entschlüsseln. Sie wollen beispielsweise herausfinde, welche Rolle dabei regulative Schalter auf der DNA spielen könnten – die sogenannten epigenetischen Faktoren.

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