Forschungsgruppe entdeckt Schlüsselelement der Wundheilung

(23.11.2021) Eine internationale Studie unter Beteiligung der Vetmeduni Vienna hat nachgewiesen, dass Natürliche Killerzellen (NK Zellen) die Wundheilung der Haut regulieren.

Die Studie zeigt auf, dass eine ausreichende antimikrobielle Abwehr der Haut auf Kosten einer begrenzten Reparaturkapazität geht, während eine Beschleunigung der physiologischen Wundheilung mit einem geringeren Infektionsschutz verbunden ist.

Laut den Forscher:innen hat die Evolution für diesen Konflikt gut vorgesorgt – mit dem Transkriptionsfaktor HIF-1α identifizierten sie in den „Killerzellen“ jenes Schlüsselelement, das für die nötige Balance sorgt.

Vetmeduni Vienna

Nach Gewebeverletzungen sind eine adäquate Immun- und Reparaturreaktion Voraussetzung für einen schnellen Wundverschluss und die Prävention mikrobieller Infektionen.

Dabei werden Schlüsselkomponenten der Hautreparatur- und Abwehrmaschinerie ausgelöst, die eng koordiniert werden müssen. Von besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die sogenannten natürlichen Killerzellen (NK-Zellen). Sie gehören zu den Lymphozyten – eine Untergruppe der weißen Blutzellen – und sind dafür bekannt, abnormale Zellen wie Tumorzellen und virusinfizierte Zellen zu erkennen und abzutöten.

Die Bedeutung infiltrierender NK-Zellen für die Hautreparatur und antimikrobielle Abwehr war bis dato jedoch unbekannt.

HIF-1α in den Killerzellen hält Immunantwort und Hautreparatur in Balance

Um bei Hautverletzungen die Immunantwort und Reparaturmechanismen für eine schnelle Hautregeneration und die Vorbeugung mikrobieller Infektionen zu koordinieren, infiltrieren die NK-Zellen hypoxische Hautläsionen und Hypoxie-induzierbare Transkriptionsfaktoren (Hypoxia-inducible transcription factors; HIFs) sorgen für die Anpassung an die sauerstoffarme Umgebung.

Im Mausmodell konnte das internationale Forschungsteam nun erstmals zeigen, dass Mäuse, denen die Isoform des Transkriptionsfaktors HIF-1α in NK-Zellen fehlt, eine beeinträchtigte Zytokin-Freisetzung als Teil einer reduzierten Immunantwort aufweisen. Dazu Studien-Coautorin Veronika Sexl vom Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Vetmeduni: „Dies beschleunigt die Gefäßneubildung der Haut und die Wundheilung.

Trotz raschem Wundverschluss sind jedoch die bakterizide Wirkung und die Fähigkeit, eine systemische bakterielle Infektion einzuschränken, beeinträchtigt. Umgekehrt unterstützt die erzwungene Aktivierung des HIF-Signalwegs die Freisetzung von bestimmten Botenstoffen und die durch NK-Zellen vermittelte antibakterielle Abwehr, einschließlich der direkten Abtötung von Bakterien durch NK-Zellen bei gleichzeitig verzögertem Wundverschluss.“

Mit diesen Erkenntnissen gelang es den Wissenschafter:innen, HIF-1α in NK-Zellen als Schlüsselelement der Wundheilung zu identifizieren.

Konkret wird eine ausreichende antimikrobielle Abwehr der Haut auf Kosten einer begrenzten Reparaturkapazität erzielt, während eine beschleunigte physiologische Wundheilung in einem geringeren Infektionsschutz resultiert. In der Medizin wird schon lange nach Möglichkeiten gesucht, Wundheilungsprozesse aktiv zu beschleunigen und die Gefäßneubildung anzuregen.

„Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass bei derartigen Versuchen mit Vorsicht agiert werden muss, da man möglicherweise das Infektionsrisiko erhöht. Ein zusätzlicher Ansatzpunkt wäre Wege zu finden die Wundheilung zu beschleunigen und gleichzeitig die bakterielle Abwehr zu stärken so Studien-Coautorin Dagmar Gotthardt vom Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Vetmeduni.

Publikation

Der Artikel „NK cells in hypoxic skin mediate a trade-off between wound healing and antibacterial defence“ von Michal Sobecki, Ewelina Krzywinska, Shunmugam Nagarajan, Annette Audigé, Khanh Huỳnh, Julian Zacharjasz, Julien Debbache, Yann Kerdiles, Dagmar Gotthardt, Norihiko Takeda, Joachim Fandrey, Lukas Sommer, Veronika Sexl und Christian Stockmann wurde in „Nature Communications“ veröffentlicht.



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