Morgens am fittesten: Auch unser Immunsystem wird von der inneren Uhr gesteuert und unterliegt daher tageszeitlichen Schwankungen. Wichtige Abwehrzellen sind dabei frühmorgens kurz vor unserem Aufstehen am aktivsten, wie Forscher herausgefunden haben. Diese dendritischen Zellen bringen Informationen über eingedrungene Erreger in die Lymphknoten, damit dort unter anderem Antikörper produziert werden können. Ihr Tagesrhythmus könnte daher auch für Impfungen und Immuntherapien wichtig sein.
Viele unsere Körperfunktionen werden von der inneren Uhr gesteuert und schwanken daher im Tagesverlauf. Dazu gehören die Hormonausschüttung, die Körpertemperatur oder der Blutdruck, aber auch die Wundheilung: Verletzungen heilen nachts langsamer, weil wichtige Reparaturzellen eher tagaktiv sind. Studien an Mäusen legen zudem nahe, dass auch bestimmte Komponenten unseres Immunsystems, darunter Rezeptoren für die Erregererkennung, von der inneren Uhr beeinflusst sind.
Dendritische Zellen im Blick
Jetzt zeigt sich, dass dies auch für die dendritischen Zellen gilt, entscheidende Akteure für die adaptive Immunabwehr gegen Erreger. Aufgabe dieser Zellen ist es, Informationen über die Erkennungsmerkmale von Viren oder Bakterien von der Körperperipherie zu den Lymphknoten zu bringen. Dort präsentieren sie die Antigene – beispielsweise typische Strukturen des viralen Spike-Proteins von SARS-CoV-2 – und ermöglichen es so, dass die Abwehr spezifische Antikörper und T-Zellen gegen die Erreger produziert.
Für ihre Studie haben Stephan Holtkamp von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und seine Kollegen zunächst bei Mäusen, dann an menschlichen Gewebekulturen untersucht, wie sich die Aktivität der dendritischen Zellen im Tagesverlauf entwickelt. Um externe Taktgeber wie den Lichteinfluss auszuschließen, wurden Mäuse und Zellkulturen im Dauerdunkel gehalten. Als Kontrolle dienten Mäuse, bei denen die innere Uhr deaktiviert war.
Klare Schwankungen im Tagesverlauf
Das Ergebnis: Unter normalen Umständen folgen die dendritischen Zellen tatsächlich einem messbaren Tagesrhythmus. Ihre Aktivität ist dann am höchsten, wenn sich die Schlafphase dem Ende zuneigt – bei uns Menschen ist dies am frühen Morgen kurz vor dem Aufstehen. Gegen Abend und zu Beginn der Nacht sind die Abwehrzellen dagegen deutlich weniger aktiv, wie die Forschenden feststellten. Bei den nachtaktiven Mäusen ist der Rhythmus dagegen um zwölf Stunden verschoben.
Nähere Analysen bestätigten, dass für diesen Rhythmus die innere Uhr verantwortlich ist. „Wir haben zahlreiche Moleküle identifiziert, darunter vor allem Chemokine, die an der Wanderung der Dendritischen Zellen beteiligt sind und deren Expression ebenfalls von der inneren Uhr gesteuert wird“, erklärt Seniorautor Christoph Scheiermann von der LMU und der Universität Genf. Wurden bei den Mäusen die Uhrengene deaktiviert, blieben die Aktivitätspeaks der Abwehrzellen aus, das Immunsystem verharrte im weniger aktiven Modus.
Wichtig für Impfungen und Immuntherapien?
Bedeutsam könnte diese Erkenntnis auch für Impfungen und Immuntherapien sein. Denn wie ergänzende Tests ergaben, kommen die tageszeitlichen Schwankungen auch bei gezielter Stimulation des Immunsystems zum Tragen. Demnach könnte auch die Reaktion auf ein Vakzin oder ein zur Aktivierung des Immunsystems beispielsweise gegen Krebstumore verabreichtes Arzneimittel je nach Tageszeit unterschiedlich stark ausfallen.
„Da die Migration der dendritischen Zellen fundamental für die Bildung der adaptiven Immunreaktion ist, könnte es nutzbringend sein, dies auch bei Impfungen und Immuntherapien zu berücksichtigen“, erklären die Wissenschaftler. Was dies konkret bedeutet und wann die möglicherweise günstige Zeit für solche Behandlungen ist, muss nun aber noch untersucht werden. (Nature Immunology, 2021; doi: 10.1038/s41590-021-01040-x)
Quele: Université de Genève
