Quarterly Publication Award

Bürstenzellen als Bindeglied zwischen angeborener und adaptiver Immunität

Noran Abdel Wadood, Monika I. Hollenhorst und Mohamed Ibrahem Elhawy (gleichberechtigte Erstautoren)aus der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Gabriela Krasteva-Christ vom Institut für Anatomie und Zellbiologie der Universität des Saarlandes in Homburg sowie die beteiligten Koautoren wurden für die in Nature Communications erschienene Studie Tracheal tuft cells release ATP and link innate to adaptive immunity in pneumonia mit dem Quarterly Publication Award (QPA) I/2025 der Anatomischen Gesellschaft ausgezeichnet.

Bürstenzellen sind seltene chemosensorische Epithelzellen, die als Wächter an den Schleimhautoberflächen fungieren. In dieser Studie zeigen wir, dass Trachealbürstenzellen die Immunantworten während bakterieller Lungeninfektionen modulieren. Wir konnten zeigen, dass Bürstenzellen nach Stimulation mit der bitter-schmeckenden Substanz Denatonium oder bei einer Infektion mit Pseudomonas aeruginosa Trpm5-abhängig ATP über den Pannexin-1-Kanal freisetzen. Das von Bürstenzellen freigesetzte ATP fördert die Rekrutierung und die Aktivierung von dendritischen Zellen und steigert deren Phagozytosekapazität in der murinen Trachea und Lunge, was zu einer erhöhten Überlebensrate bei Pneumonie führt. Bemerkenswerterweise beeinflusst das aus Bürstenzellen-freigesetzte ATP auch die adaptive Immunantwort, indem es die Rekrutierung von TH17-Zellen in der Lunge fördert und den IL-17A-Plasmaspiegel erhöht. Unsere Studie liefert erstmals Hinweise darauf, dass Bürstenzellen als Bindeglied zwischen angeborener und adaptiver Immunität fungieren. Durch die Freisetzung von ATP lösen sie protektive Immunantworten aus, die für die Abwehr bakterieller Infektionen essenziell sind.

Tracheal tuft cells release ATP upon stimulation and induce protective immune responses which bridge the innate and adaptive immunity and are crucial for combating bacterial infections.
A) Representative current-voltage (I-V) relationships of whole-cell currents measured in a tracheal tuft cell from a Trpm5+/+ or a Trpm5−/− mouse in the presence of 1 µM intracellular Ca2+.
B) ATP levels in supernatants from denatonium- and vehicle-treated tracheae of Trpm5+/+ mice and Trpm5−/− mice.
C) Representative immunofluorescence staining of tuft cells (Trpm5-positive, arrows) and dendritic cells (CD11c-positive, arrow heads) in tracheal cross sections from naïve and CNO-stimulated mice.
D) Percentage of activated dendritic cells (CD86+ DCs) in tracheae three days post infection or in uninfected controls in Trpm5+/+, Trpm5-/- and Panx1-/- mice.
E) Graphical summary. Stimulation of tuft cells (with denatonium or CNO in Trpm5-DREADD mouse model) activates Trpm5, resulting in ATP release via pannexin-1 and tuft cell expansion. The released ATP drives DC recruitment, migration, activation, and phagocytosis, promotes TH17 cell recruitment and IL-17A secretion.

Abdel Wadood N, Hollenhorst MI, Elhawy MI, Zhao N, Englisch C, Evers SB, Sabachvili M, Maxeiner S, Wyatt A, Herr C, Burkhart AK, Krause E, Yildiz D, Beckmann A, Kusumakshi S, Riethmacher D, Bischoff M, Iden S, Becker SL, Canning BJ, Flockerzi V, Gudermann T, Chubanov V, Bals R, Meier C, Boehm U, Krasteva-Christ G. Tracheal tuft cells release ATP and link innate to adaptive immunity in pneumonia. Nat Commun. 2025 Jan 10;16(1):584. doi: 10.1038/s41467-025-55936-5. PMID: 39794305; PMCID: PMC11724094.

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