Wie Makro­phagen Natrium schmecken

Makro­phagen (hellblau) nehmen den Pilzer­reger Crypto­coccus neoformans (hellgelber Kreis) auf. Trotzdem machen sie eine Zellteilung durch und man kann konden­sierte Chromo­somen (dunkelblau) und das Fehlen der Kernhülle erkennen. In Rot sind die Makro­phagen-Mitochon­drien hervor­ge­hoben. Foto: Carolina Coelho, Lizenz: CC BY-SA 4.0

Wie Makro­phagen Natrium schmecken

Makro­phagen spielen als Zellen des angebo­renen Immun­systems in der Pathogen-Erkennung und Infek­ti­ons­abwehr eine entschei­dende Rolle. Zusätzlich tragen sie zur Gewebe­re­ge­ne­ration bei und übernehmen homöo­sta­tische ‚Hausmeister‘-Funktionen in verschie­denen Organen. Dazu beproben Makro­phagen konti­nu­ierlich ihre Umgebung und reagieren auf verschiedene Arten von Umgebungs­fak­toren. Zur Entschlüs­selung des Mikro­mi­lieus dienen ihnen verschiedene Rezep­toren, die Lipide, Proteine, Zucker und Nukle­in­säuren erkennen können. Aktivierung dieser Rezep­toren erzeugt definierte Signal­kas­kaden, die es den Makro­phagen ermög­lichen, sich an die jeweilig vorge­fundene Situation anzupassen.

Das Gewebe­mi­kro­milieu wird aber nicht nur durch die Verfüg­barkeit organi­scher Substanzen bestimmt. So können Entzün­dungen und Infek­tionen eine lokale Anhäufung von Natrium im Gewebe hervor­rufen, die sowohl die inflamma­to­rische Aktivität als auch die antimi­kro­bielle Schlag­kraft von Makro­phagen steigern kann. Wie jedoch nehmen Makro­phagen Verän­de­rungen in der lokalen Ionen­bilanz und insbe­sondere erhöhte Natrium-Verfüg­barkeit in ihrer Umgebung wahr?

Die Arbeits­gruppe von Prof. Dr. Jonathan Jantsch am Institut für Klinische Mikro­bio­logie und Hygiene des Univer­si­täts­kli­nikums Regensburg hat in Zusam­men­arbeit mit weiteren Forscher­gruppen beobachtet, dass es nach einer Erhöhung extra­zel­lu­lärer Natrium-Verfüg­barkeit zu einem raschen Einstrom von Natrium in Makro­phagen gekommen ist, der von einem Calcium-Ausstrom begleitet war. Dies deutete darauf hin, dass Natri­um­/­Calcium-Austausch­pro­zesse eine wichtige Rolle in der Natrium-Wahrnehmung der Makro­phagen spielen. Eine Blockade des in Makro­phagen expri­mierten Natri­um­/­Calcium-Austau­schers (NCX) störte nicht nur den Natrium-Einstrom unter Hochsalz­be­din­gungen, sondern hemmte auch die sonst nach erhöhter Natrium-Exposition beobachtete gestei­gerte entzünd­liche und antimi­kro­bielle Makrophagen-Aktivität.

Bisher war unbekannt, über welche Mecha­nismen Makro­phagen Natrium erkennen. Diese Arbeit entschlüsselt eine wichtige Kompo­nente des Natrium-Detek­ti­ons­ap­parats der Makro­phagen und weist dem NCX dabei eine zentrale Rolle zu. Dies eröffnet vollständig neue Möglich­keiten, die Makro­phagen-Funktion zu beeinflussen.

Origi­nal­pu­bli­kation: P. Neubert, A. Homann, D. Wendelborn, A. Bär, L. Krampert, M. Trum, A. Schröder, S. Ebner, A. Weich­selbaum, V. Schatz, P. Linz, R. Veelken, J. Schulte-Schrepping, A. C. Aschen­brenner, T. Quast, C. Kurts, S. Geisberger, K. Kunzelmann, K. Hammer, K. J. Binger, J. Titze, D. N. Müller, W. Kolanus, J. L. Schultze, S. Wagner, J. Jantsch, „NCX1 represents an ionic Na+ sensing mechanism in macro­phages“, PLOS Biology (2020). DOI: 10.1371/journal.pbio.3000722

Textquelle: Christina Glaser, Univer­sität Regensburg

Bildquelle: Makro­phagen (hellblau) nehmen den Pilzer­reger Crypto­coccus neoformans (hellgelber Kreis) auf. Trotzdem machen sie eine Zellteilung durch und man kann konden­sierte Chromo­somen (dunkelblau) und das Fehlen der Kernhülle erkennen. In Rot sind die Makro­phagen-Mitochon­drien hervor­ge­hoben. Foto: Carolina Coelho, Lizenz: CC BY-SA 4.0