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Immunalteration maligner/benigner Entzündungen im Kopf-Hals Bereich

Das Plattenepithelkarzinom des Kopf-Halsbereiches (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma, HNSCC) ist der sechsthäufigste Tumor­typ weltweit, mit einer jährlichen Inzidenz von ca. 80.000 in den westlichen Industrienationen. HNSCC zählen zu den Tumoren mit einer äußerst schlechten Prognose.

Es ist offensichtlich, dass HNSCC eine systemische maligne Entzündungserkrankung darstellen und von zahlreichen mono­nukleä­ren Zellen infiltriert werden, welche in ihrer Funktion erheblich gestört sind. Im Rahmen dieser Immunalteration spielt die Expression immunsuppressiver und immunmodulatorischer Zytokine eine entscheidende Rolle (Abb. 1).

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Abb. 1: Schematische Darstellung der immunmodulatorischen Regelkreise im Rahmen einer HNSCC Tumorerkrankung.

Ähnliche Prozesse der Immunalteration finden auch bei benignen entzündlichen Erkrankungen des Kopf-Hals Bereiches statt, wie etwa bei chronischer Rhinosinusitis mit nasalen Polypen (CRSwNP).

Im Fokus unserer Forschung steht die umfassende Analyse der Regulation und Funktion verschiedener Immunzellen unter dem Einfluss dieser malignen und benignen Entzündungsprozesse, insbesondere auch im Hinblick auf die spezifischen innovativen Therapieoptionen.

So zeigen beispielsweise Analysen mittels Durchflusszytometer etwaige Immunalterationen von Monozyten im Blut von Entzündungspatienten.

Monozyten entstehen im Knochenmark und zirkulieren zunächst für etwa drei Tage im Blut, bevor sie bei Kontakt mit Infektionen in das entzündliche Gewebe einwandern.

Während der Einwanderung in das entzündliche Gewebe differenzieren sich Monozyten in Makrophagen und sind verantwortlich für Phagozytose, Antigenpräsentation und Zytokinproduktion im Rahmen der Immunabwehr bei entzündlichen Erkrankungen. Die im Blut zirkulierenden Monozyten lassen sich anhand ihrer Oberflächenproteine in die drei verschiedenen Subtypen ‚classical‘, ‚intermediate‘ und ‚non-classical‘ unterteilen. Während sich die ‚classical‘ Monozyten nach der Einwanderung in entzündliches Gewebe zu anti-entzündlichen Makrophagen differenzieren, werden aus den ‚non-classical‘ Monozyten immunsuppressive Makrophagen, welche die entzündlichen Prozesse nicht unterbinden und somit gegebenenfalls das damit verbundene Krankheitsbild aufrechterhalten.

So führen Entzündungserkrankungen oftmals zu einer deutlichen Verschiebung der Population der ‚non-classical‘-Monozyten und deuten somit auf eine möglicherweise erhöhte Infiltration des entzündlichen Gewebes durch immunsuppressive Makrophagen hin und eine daraus resultierende persistierende Entzündung (Abb. 2).

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Abb. 2: Zunahme der Population der ‚non-classical‘-Monozyten im Rahmen einer Entzündungserkrankung im Vergleich zu gesunden Spendern.

Visualisierung zellulärer Entzündungsprozesse

Über die beschriebenen molekular- und zellbiologischen Untersuchungen hinaus, interessieren wir uns auch insbesondere für die Visualisierung dieser Prozesse.

Viele der gegenwärtig verfügbaren Bild­gebungsmodalitäten sind in Bezug auf Abbildungen von Vorgängen auf der Zellebene zumeist recht grobe Werkzeuge, die sich zur Kon­trastierung globaler Kriterien wie Gewebetextur (Endoskopie), Wassergehalt (Kernspintomographie) oder Elektronendichte (Röntgen) bedienen.

Zur Etablierung innovativer Ansätze zur Vi­sualisierung entzündlicher Krankheitsprozesse auf Einzelzell­ebene, wie etwa das Magnetic-Particle-Imaging (MPI) oder die Optische Kohärenztomografie (OCT), arbeiten wir in enger Kooperation mit dem Institut für Medizintechnik der UzL und dem Institut für Biomedizinische Optik (BMO) der UzL zusammen.

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Abb. 3: FITC-markierte SPIONs in HNSCC (head and neck squamous cell carcinoma) Zellen