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Das Zusammenspiel der Immunzellen im lebenden Gewebe erforschen

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Immundynamik

Wenn das Immunsystem auf einen Reiz reagiert, setzt ein dynamisches Zusammenspiel unterschiedlicher Zellarten ein. Im Körper zirkulierende Immunzellen spielen dabei eine ebenso wichtige Rolle wie Zellarten, die in bestimmten Geweben leben. Gemeinsam sorgen die Zellen dafür, dass eine Immunreaktion einsetzt, fortwirkt und bestmöglich koordiniert wird.

Um neuartige Therapieansätze gegen chronische Entzündungsreaktionen entwickeln zu können, ist es wichtig, das Zusammenwirken dieser Zellen auf molekularer Ebene zu verstehen.

Als Produzenten von Antikörpern sind langlebige Plasmazellen wichtig für die Aufrechterhaltung des immunologischen Gedächtnisses. Eine bestimmte Konzentration dieser Antikörper schützt normalerweise vor wiederholten Infektionen mit Krankheitserregern. Im Verlauf von Autoimmunerkrankungen kann es jedoch zur Bildung von Autoantikörpern durch langlebige Gedächtnis-Plasmazellen kommen.

Langlebige Plasmazellen überdauern in bestimmten Gewebenischen. Wer sie gezielt auslöschen will, muss sie auf molekularer und zellulärer Ebene verstehen. Dafür ist es zunächst wichtig, die Zusammensetzung der Nischen im Zusammenhang mit dem umgebenden Gewebe zu analysieren – etwa im Knochenmark. Wir haben eine spezielle Mikroendoskopietechnik entwickelt, mit der wir die dynamischen Vorgänge in den Nischen tief im Knochenmark über lange Zeiträume verfolgen können. Diese Technologie erlaubt uns neue Einblicke in das Geschehen in diesem Gewebe. So konnten wir zum Beispiel zeigen, dass die Blutgefäße, die Knochenmarksnischen umgeben und versorgen, ein hohes Maß an Dynamik aufweisen und ihre Lokalisation im Zeitverlauf stark verändern. Wir untersuchen nun, welche Konsequenzen diese Veränderungen auf die Zusammensetzung der Nischen haben.

Auch in der Darmschleimhaut finden sich Plasmazellen in großer Zahl. Sie erzeugen dort enorme Mengen von Antikörpern des Typs Immunglobulin A (IgA). Wie wir nun gezeigt haben, können auch Plasmazellen, die im Verlauf von Immunreaktionen der Darmschleimhaut entstehen, langlebig werden. Überlebensnischen für diese Zellen finden sich in einer dünnen Bindegewebsschicht der Schleimhaut, der
Lamina propria, sowie überraschenderweise auch im Knochenmark. Im Hinblick auf Autoimmunerkrankungen untersuchen wir nun, ob in der Schleimhaut auch autoreaktive Plasmazellen entstehen, die den eigenen Organismus angreifen.

Zusätzlich zu den normalen Überlebensorten von Plasmazellen können im Verlauf von chronischen Entzündungen auch in anderen Geweben des Körpers Plasmazellen überleben. Wir konnten zum Beispiel nachweisen, dass langlebige Plasmazellen unter chronischen Entzündungsbedingungen sogar im Zentralnervensystem überdauern – im gesunden Organismus findet man dort keine Immunzellen.

Wir untersuchen derzeit, inwiefern Antikörper, die von Plasmazellen innerhalb des Zentralnervensystems produziert werden, das Nervengewebe schädigen und zu chronischen Entzündungen wie etwa bei der Multiplen
Sklerose beitragen.

Stichworte
Intravitalmikroskopie
Plasmazellen
Gewebenischen
Histologie

Immundynamik Prof. Dr. med. vet. Anja Erika Hauser Tel +49 (0)30 28460-784 hauser@drfz.de Zur Person
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Gruppenleiter
Prof. Dr. med. vet. Anja Hauser

Wissenschaftler
Randall Lindquist MD, PhD
Dr. rer. nat. Anna Pascual-Reguant
Dr. rer. nat. Karolin Pollok
Dr. rer. nat. Carolin Ulbricht

Doktoranden
Dipl. Biochem. Karolin Holzwarth
MSc Jonathan Stefanowski

Bachelor/Diplom/Master
Linus Aulich
Sandy Bauherr
Yu Cao
Sven Flatow
Sina-Zoe Hanke
Ariana Rauch
Sylvia Uhlmann

Technische Assistenz
Robert Günther
Ralf Uecker

MD -Studenten
Ronja Mothes
Raphael Raspe

Studenten
Alina Liebheit

Mikroskop Operateur
Ralf Köhler
Carina Miggitsch (Gaststudentin der Universität Innsbruck)

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  • Z. Cseresnyes, Applied Systems Biology, HKI Jena, Germany
  • K.D. Fischer, Institute for Biochemistry and Cell Biology; Health Campus Immunology, Infectiology and Inflammation, Otto-von-Guericke University Magdeburg, 39120, Magdeburg
  • R. A. Manz, Universität zu Lübeck, Institut für systemische Entzündungsforschung (ISEF), Ratzeburger Allee 160, 23562 Lübeck
  • Kai-Michael Toellner, Institute of Immunology and Immunotherapy, Medical School/IBR, University of Birmingham, Birmingham, UK
  • H. Radbruch, Institut für Neuropathologie, Charité – Universitätsmedizin, Charitéplatz 1, 10117 Berlin
  • C. Wählby, Department of Information Technology, Centre for Image Analysis, Uppsala University, Uppsala, Sweden
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  1. Holzwarth, K., R. Kohler, L. Philipsen, K. Tokoyoda, V. Ladyhina, C. Wahlby, R. A. Niesner, and A. E. Hauser. 2018. Multiplexed fluorescence microscopy reveals heterogeneity among stromal cells in mouse bone marrow sections. Cytometry A 93: 876-888.
  2. Lindquist RL, Bayat-Sarmadi J, Leben R, Niesner R, Hauser AE. 2018. NAD(P)H Oxidase Activity in the Small Intestine Is Predominantly Found in Enterocytes, Not Professional Phagocytes. Int J Mol Sci 19.
  3. Reismann, D., J. Stefanowski, R. Guenther, A. Rakhymzhan, R. Matthys, R. Nützi, S. Zehentmeier, K. Schmidt-Bleek, G. Petkau, H.D. Chang, S. Naundorf, Y. Winter, F. Melchers, Duda, G., A. E. Hauser* and R. Niesner*. 2017. Longitudinal intravital imaging of the femoral bone marrow reveals plasticity within marrow vasculature. Nature Commun 8: 2153 * equal contribution
  4. Pollok, K., R. Mothes, C. Ulbricht, A. Liebheit, J. D. Gerken, S. Uhlmann, F. Paul, R. Niesner, H. Radbruch, and A. E. Hauser. 2017. The chronically inflamed central nervous system provides niches for long-lived plasma cells. Acta Neuropathol Commun 5: 88.
  5. Radbruch, H., R. Mothes, D. Bremer, S. Seifert, J. Pohlan, L. Ostendorf, R. Guenther, R. Leben, W. Stenzel, R. Niesner, and A. E. Hauser. 2017. Analyzing NADPH-oxidase activation in aging and vascular amyloid pathology. Frontiers Immunol. 8:844
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Title Running Time / Budget Funding Body Reference Number /

Title

Analysis of B cell dynamics in chronic neuroinflammation 2017-2021

(second funding period)

433.440,00 Euro

 

2013-2017

(first funding period)

453.867,00 Euro

DFG CRC130

B cells-immunity and autoimmunity; project 17

Longitudinal Multi-Photon Microscopy and Microendoscopy: Quantifying and controlling Communication and Function of B Lymphocytes in vivo 2017-2021

700.000,00 Euro

DFG CRC130

B cells-immunity and autoimmunity;

project C01

Analyzing the Heterogeneity of Innate Lymphoid Cells

and the

Relationship with their Microenvironments

in situ and in vivo

2017-2020

412.950,00 Euro

DFG SPP1937

Innate lymphoid cells

(HA5354/8-1)

Longitudinal intravital imaging of dynamics of osteo-immunological interactions during bone healing 2015-2018

170.000,00 Euro

DFG FOR2165 Regeneration in Aged Individuals: Using bone healing as a model system to characterize regeneration under compromised conditions;

project 7

(HA5354/6-1)

Junior Group Neuroimmunology, Cluster of Excellence

Neurocure

2013-2017

657.862,16 Euro

DFG EXC257

NeuroCure

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