Warum kann sich das menschliche Immunsystem oft ein Leben lang an eine Impfung erinnern? Forscher:innen aus Erlangen sind dieser Frage nachgegangen. Ihre Studie liefert eine überraschend klare Antwort: Die Abwehrzellen, die für das immunologische Gedächtnis verantwortlich sind, schalten demnach frühzeitig in eine Art Stand-by-Modus. In diesem Zustand können sie viele Jahrzehnte überleben. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Nature Immunology veröffentlicht.
Als Modellsystem nutzte das Forschungsteam die Impfung gegen Gelbfieber. Sie erfordert bei den meisten Menschen nur eine einzige Injektion, um einen lebenslangen Schutz zu initiieren. Damit eignet sich die Impfung ideal als „Blaupause“, um zu verstehen, wie ein stabiles immunologisches Gedächtnis entsteht.
Die Forschenden untersuchten mehr als 50 gesunde Erwachsene, die gerade eine Gelbfieber-Impfung erhalten hatten, und verfolgten deren Immunantwort über ein ganzes Jahr. Zusätzlich analysierten sie Blutproben von Personen, die vor 7 bis 26 Jahren gegen Gelbfieber geimpft worden waren. So ließ sich direkt vergleichen, welche Eigenschaften die körpereigenen Abwehrzellen kurz nach einer Impfung zeigen – und welche sie über Jahrzehnte hinweg bewahren.
T-Zellen: Schlagkräftig und langlebig
Das Augenmerk des Teams richtete sich dabei auf die T-Lymphozyten, vor allem auf CD8+- T-Zellen, auch als zytotoxische T-Zellen oder T-Killerzellen bezeichnet. Sie spielen eine Schlüsselrolle in der adaptiven Immunität, insbesondere bei viralen Infektionen und nach Impfungen.
Bereits am Anfang der Immunantwort widmen sich nicht alle T-Zellen der Erregerabwehr: Einige Gedächtnis-T-Zellen bleiben über Jahrzehnte erhalten. Sie können sich bei erneutem Antigenkontakt rasch vermehren. Prof. Dr. Kilian Schober, Heisenberg-Professor am Uniklinikum Erlangen, der die Studie geleitet hat, erklärte: „Das Immunsystem reagiert dann viel schneller als beim ersten Kontakt zum Erreger und kann den Infekt im Keim ersticken.“ Dieses hervorgerufene immunologische Gedächtnis ist auch der wesentliche Grund, warum eine Impfung gegen Krankheiten schützt.
Überleben im Schongang
Doch wie genau unterscheiden sich diese langlebigen Gedächtnis-T-Zellen von den in der Infektionsabwehr aktiven T-Zellen? Die Forscher:innen analysierten dazu die Stoffwechselrate dieser T-Zellen. Es stellte sich heraus, dass zentrale Gedächtnis-T-Zellen während der akuten Phase nach der Impfung (Tag 7–28) metabolisch besonders aktiv waren, während Effektor-T-Zellen rasch in einen metabolisch inaktiven Zustand übergingen.
„Die langlebigsten Immunzellen sind nicht die aktivsten, sondern diejenigen, die sehr früh lernen, mit ihren Energiereserven sparsam umzugehen“, betonte Erstautorin Dr. Sina Frischholz. Für die Messungen nutzte das Team unter anderem die Substanz Puromycin. Je aktiver eine Zelle ist, desto mehr baut sie davon in ihre Proteine ein. Über diesen Zusammenhang konnten die Wissenschafter:innen bestimmen, wie die Stoffwechsel-Aktivität einzelner T-Zellen durch die Gelbfieber-Impfung beeinflusst wurde. „Diese Daten zeigen sehr deutlich: Langfristige Immunerinnerung basiert auf Zurückhaltung, nicht auf durchgehend hoher Aktivität.“ Dieses Muster zeigte sich schon in den ersten Wochen nach der Impfung und bestätigte sich in den Testpersonen, deren Vakzinierung bereits viele Jahre zurücklag.
Stoffwechsel-Ruhe als grundlegendes Prinzip
Das Team testete diese Ergebnisse zusätzlich an zwei unterschiedlichen Mausmodellen an bakteriellen und viralen Infektionen und an Personen, die gerade eine Impfung gegen SARS-CoV-2 erhalten hatten. Auch in diesen Analysen zeigte sich der gefundene Zusammenhang. „Damit belegen wir, dass Stoffwechsel-Ruhe ein grundlegendes Prinzip der Immunbiologie von Gedächtniszellen ist“, sagte Prof. Schober. „Zentral scheint die Fähigkeit einzelner Abwehrzellen zu sein, rechtzeitig einen Gang herunterzuschalten und genau dadurch über Jahrzehnte einsatzbereit zu bleiben.“ Langfristig könnte diese Erkenntnis zur Entwicklung effizienterer Impfstoffe und immuntherapeutischer Strategien beitragen.
