Rheumatische Erkrankungen – Das Immunsystem beeinflusst Knochenumbauprozesse

Osteoimmunologie – Entzündlich-rheumatische Erkrankungen, insbesondere die rheumatoide Arthritis, zeigen sich durch Schmerzen, geschwollene Gelenke und eingeschränkte Beweglichkeit. Gefährlich werden diese Erkrankungen, wenn sie die Knochen angreifen und mit fortschreitender Erkrankungsdauer zerstören. Bisherige Therapieansätze fokussieren vor allem auf die Entzündung am Knochen, ausgelöst durch Botenstoffe und Zellen des Immunsystems, und versuchen diese zu unterdrücken. Die Frage, warum und in welcher Weise Knochenstrukturen angreifbar werden, berücksichtigt dieses Vorgehen jedoch nur indirekt. Damit beschäftigen sich Forscher im jungen Forschungsgebiet Osteoimmunologie. Sie betrachten dabei die Wechselwirkungen zwischen Knochen und Immunsystem. Das Ziel sind neue Behandlungsansätze, die unmittelbar in den Knochenstoffwechsel eingreifen und die Knochenzerstörung stoppen.

Der Zusammenhang zwischen Knochen und Immunsystem
Der Knochen erfüllt eine Reihe physiologischer Funktionen: Er ist die statische Stütze unseres Körpers, ermöglicht Beweglichkeit und Wachstum. Daneben ist er das zentrale Kalzium-Reservoir unseres Körpers und Ort der Stammzellreifung. In ihm bilden sich Blutplättchen, rote und weiße Blutzellen. Letztere entwickeln sich weiter zu wichtigen Mitspielern der Immunabwehr, wie Monozyten und Lymphozyten. Diese Verbindung zum Immunsystem war schon lange bekannt. In den vergangenen Jahren haben Forscher aber Hinweise gefunden, dass der Knochen und seine „Struktur gebenden“ Zellen (Osteoblasten und Osteoklasten) einerseits und das Immunsystem mit seinen Immunzellen und Botenstoffen andererseits unmittelbar in Beziehung stehen. Dabei stützen sie sich auf zwei im letzten Jahrzehnt gereifte Erkenntnisse: Einerseits lässt sich der Knochenumbau, insbesondere unter Krankheitsbedingungen, nicht ohne den direkten Einfluss des Immunsystems erklären. Andererseits gibt es immunologische Phänomene, die nahelegen, dass der Knochen und seine Zellen das Immunsystem regulieren.

Das Immunsystem beeinflusst Knochenumbauprozesse
Im Wesentlichen geht es bei der Osteoimmunologie um drei Fragestellungen. Erstens darum, wie das Immunsystem und seine Komponenten die Knochenentwicklung regulieren – vor allem wenn es sehr aktiv ist, beispielsweise bei Entzündungskrankheiten. In verschiedenen Arbeiten Ende der 90-iger Jahre konnten Wissenschaftler zeigen, dass ein bestimmter Botenstoff des Immunsystems die Bildung knochenabbauender Zellen (Osteoklasten) fördert. Eine Untergruppe der weißen Blutkörperchen, die T- Zellen, bildet diese Substanz. Früher trug sie den Namen TRANCE (tumor necrosis factor -related activation-induced cytokine), heute wird sie meist als RANKL (receptor activator of NfkappaN ligand) bezeichnet. Auch andere Botenstoffe, die der Körper bei Entzündungen ausschüttet, können Immunzellen beeinflussen. Diese bewirken dann, dass vermehrt Osteoklasten gebildet werden und somit Knochenabbau stattfindet. Von den Mechanismen weiß die Forschung bislang, dass Osteoklasten bzw. ihre Vorläuferzellen Rezeptoren ausbilden, die eigentlich der Kommunikation von Immunzellen untereinander dienen und diese somit „anlocken“. Die genauen Vorgänge sind größtenteils noch unerforscht, jedoch angesichts der Folgen entzündlicher und Autoimmunerkrankungen auf das Knochengleichgewicht nicht von der Hand zu weisen. Eng mit diesem Aspekt der Osteoimmunologie verbunden ist die Frage nach der spezifischen Reaktion des Knochens auf Infektionen, bei denen sich Bakterien im Knochen einnisten und diesen strukturell verändern.

Knochenmark moduliert Immunzellen
Der zweite wichtige Teil der Osteoimmunologie betrachtet den Einfluss des Knochens, speziell des Knochenmarks, auf die weißen Blutkörperchen (Lymphozyten). Es gibt Erkenntnisse, dass Immunzellen und insbesondere Lymphozyten eine besondere Mikroumgebung benötigen, um sich zu entwickeln. Beispielsweise dient das Knochenmark als Überlebensnische für einen bestimmten Lymphozyten-Typ, die langlebigen Plasmazellen. Sie sichern die Immunität gegenüber Krankheitserregern, indem sie sich diesen „merken“ – und das mitunter mehrere Jahre lang. Diese Plasmazellen speichern in ihrem Gedächtnis aber auch Krankheiten, die sich gegen den Körper richten, wie Rheuma oder Allergien. Dies gilt es zu untersuchen, denn im Knochenmark sind sie für die bisherigen Therapien unerreichbar. Obwohl die Forschung hier in den letzten Jahren wichtige Fortschritte gemacht hat, ist die Rolle von Knochenzellen in der Immunzellreifung sowie die genaue Struktur und Funktion der entsprechenden immunologischen Nischen im Knochenmark weitgehend unbekannt. Ihre Kenntnis ist jedoch für ein besseres Verständnis physiologischer immunologischer Vorgänge und von Autoimmunerkrankungen entscheidend. Schließlich erforscht die Osteoimmunologie, wie Stress und Hormone auf die Immun- Knochen-Achse wirken. Beides beeinfusst das Immunsystem, haben Forscher der Uni Regensburg und Jena (s. DGRh-Newsletter 2/2009) herausgefunden – und nach der Logik der Osteoimmunologie damit auch die Knochen.

Osteoimmunologische Community in Deutschland
Aus den verschiedenen Ansätzen wird deutlich, dass die Osteoimmunologie ein interdisziplinäres Forschungsgebiet ist. In der Tat arbeiten Wissenschaftler aus unterschiedlichen Fachgebieten an osteoimmunologischen Fragestellungen. Zu ihnen gehören Rheumatologen und Immunologen, aber auch Genetiker, „Gewebebiologen“, Orthopäden und Unfallchirurgen. Schließlich liefern die Molekular- und Zellbiologie, die Endokrinologie, Neurologie und Biomechanik wesentliche Beiträge zur Bearbeitung osteoimmunologischer Fragestellungen. Bisher sind die auf diesem Gebiet tätigen Arbeitsgruppen nur teilweise miteinander vernetzt. Es ist aber zu erwarten, dass dieser Forschungsbereich mit dem neuen Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) IMMUNOBONE auf eine breite Basis gestellt wird. (Thomas Pap; DGRh / Newsletter QI 2010 04/2010)

Prof. Dr. med. Thomas Pap
Direktor des Instituts für Experimentelle Muskuloskelettale Medizin
Universitätsklinikum Münster
Sprecher des Kompetenznetzes Rheuma

Quelle und weitere Informationen
Deutsche Gesellschaft für Rheumatologie
Luisenstr. 41
10117 Berlin
Tel.: 030/24 04 84-70, Fax: -79
E-Mail: info@dgrh.de
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