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Wie Fresszellen die männliche Fruchtbarkeit beeinflussen

Internationales Forschungsteam untersucht Funktion der Makrophagen in Hoden und Nebenhoden – Publikation in Zeitschrift PNAS

Nr. 18 • 16. Februar 2021
Die großen Fresszellen, die heute Makrophagen genannt werden und erstmals im 19. Jahrhundert vom Nobelpreisträger Ilja Metschnikow in Gießen beobachtet wurden, sind Zellen des Immunsystems, die strategisch in den Organen positioniert sind und dort tote oder fremde Zellen aufnehmen bzw. Entzündungsprozesse steuern. Abgesehen von diesen Wächterfunktionen bei der Immunabwehr bilden sie aber auch einen integralen Bestandteil ihres jeweiligen Organs, nehmen lokale Veränderungen wahr und tragen zur Entwicklung und spezialisierten Funktion ihres „Heimatgewebes“ bei. Sie wandern im Laufe der Entwicklung als embryonale Vorläufer in ihr Zielorgan und werden vom Organmilieu geprägt. In manchen Organen sind Makrophagen langlebig, während sie sich in anderen Geweben regelmäßig über Monozyten (Makrophagen-Vorläufern aus dem Blut) erneuern.

Im Hoden haben die Makrophagen eine spezielle Funktion: In diesem Organ entwickeln sich Keimzellen als neue Zellen erst in der Pubertät. Da das Immunsystem im Zeitraum um die Geburt herum lernt, eigene Körperzellen und Eiweiße von Fremden (wie etwa eindringenden Mikroben) zu unterscheiden, müssten eigentlich auch die Spermien im Hoden als fremd erkannt werden. Dies wird durch einen besonders geprägten Typ von Makrophagen im Hoden aber verhindert.  Dr. Sudhanshu Bhushan aus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Andreas Meinhardt im Institut für Anatomie und Zellbiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) hat diese Makrophagen zusammen mit einem internationalen Forschungsteam aus Zürich (Schweiz), Toronto (Kanada), Paris (Frankreich), Singapur, Guangzhu und Shanghai (China) sowie Bonn und München nun eingehend untersucht. Die Arbeiten wurden kürzlich im angesehenen Fachjournal PNAS veröffentlicht.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden heraus, dass es in Hoden und Nebenhoden mindestens zwei verschiedene Untergruppen an Makrophagen gibt. Diese rekrutieren sich in mehreren „Einwanderungswellen“ aus fetalen Vorläuferzellen vor und nach der Geburt aus Monozyten. Beim erwachsenen Hoden sind beide Makrophagengruppen sehr langlebig und werden normalerweise kaum durch Monozyten ersetzt. Bei einem bakteriellen Infekt wiederum erfolgt ein starker Zustrom von Monozyten aus dem Blut, die sich dann im Hoden und Nebenhoden an der Infektabwehr beteiligen. Die Stärke dieser Abwehrreaktion ist dann maßgebend für Schäden in den Organen, die besonders im Nebenhoden auftreten. Die geringere Immunreaktion auf die eindringenden Keime im Hoden erlaubt den Verbleib von Stammzellen, aus denen sich die Spermatogenese wieder vollständig regenerieren kann. Die Schäden im Nebenhoden sind jedoch häufig permanent und sorgen durch einen Verschluss des ausführenden Gangsystems für Einschränkungen der Fruchtbarkeit.
Dr. Sudhanshu Bhushan erläutert: „Diese Ergebnisse sind grundlegend für unser Verständnis von den Ursprüngen und der Herkunft verschiedener Subpopulationen von Makrophagen und damit des Immunsystems im Hoden und Nebenhoden“. Der Leiter der Arbeitsgruppe Reproduktionsbiologie, Prof. Dr. Andreas Meinhardt, ergänzt: „Unsere Resultate deuten auf eine grundlegende Ursache für männliche Infertilität durch Infektion und Entzündung hin, was die Entwicklung innovativer Therapien für die Behandlung dieser unterschätzten Erkrankung in Zukunft ermöglichen könnte.“

  • Weitere Informationen

Ming Wang, Yalong Yang, Dilay Cansever, Yiming Wang, Crystal Kantores, Sébastien Messiaen, Delphine Moison, Gabriel Livera, Svetoslav Chakarov, Tobias Weinberger, Christopher Stremmel, Monika Fijak, Britta Klein, Christiane Pleuger, Zhexiong Lian, Wentao Ma, Qingzhi Liu, Kathrin Klee, Kristian Händler, Thomas Ulas, Andreas Schlitzer, Joachim L. Schultze, Burkhard Becher, Melanie Greter, Zhaoyuan Liu, Florent Ginhoux, Slava Epelman, Christian Schulz, Andreas Meinhardt, and Sudhanshu Bhushan (2021). Two populations of self-maintaining monocyte-independent macrophages exist in adult epididymis and testis. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 118,  https://doi.org/10.1073/pnas.2013686117

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, Institut für Anatomie und Zellbiologie
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Telefon: 0641 99-47024

 

 

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