Das tägliche Auf und Ab des Immunsystems

Zudem gibt es zahlreiche Belege für einen Zusammenhang zwischen zirkadianen Rhythmen und der Funktion des Verdauungssystems, der Darmmikrobiota und der Immunität des Darms. In Zeiten der Nahrungsaufnahme ist der Darm darauf eingestellt, ein Maximum an Nährstoffen aufzunehmen, was es der Mikrobiota erleichtert, die Darmepithelbarriere zu überwinden.

Gerade dann ist es wichtig, dass bestimmte Immunzellen, darunter die intestinalen angeborenen lymphatischen Zellen der Typen 2 (ILC2) und 3 (ILC3) des angeborenen Immunsystems die antimikrobiellen Funktionen des darmständigen Immunsystems steigern und die Barrierefunktion stabilisieren. Ist der zugrundeliegende zirkadiane Rhythmus gestört, wird die Zahl der ILC3 im Darm drastisch reduziert und man beobachtet bei Mäusen eine verstärkte Translokation von Bakterien und eine gesteigerte Produktion von IL-17 und IL-22.

Auch dendritische Zellen (DC), die zu den Antigen-präsentierende Zellen (APC) gehören und eine direkte Verbindung zwischen dem angeborenen und dem adaptiven Immunsystem herstellen, zeigen ein zirkadianes Aktivitätsspektrum. Wie erst kürzlich in einem Mausmodell gezeigt wurde, wandern diese Zellen rhythmisch in die afferenten Lymphgefäße der Haut. Die größte Migrationsaktivität findet dabei während des Tages statt, wohingegen während der Nacht ein Minimum an Migrationsaktivität beobachtet wird.

Diese rhythmische Migration wird durch die tageszeitliche Expression verschiedener Adhäsionsmoleküle auf lymphatischen Endothelzellen (LEC) gesteuert. Die Synchronisierung von aus dem Knochenmark stammenden DC (BMDC) und die linienspezifische Ablation der BMAL1-Funktion in konventionellen DC, LEC oder Endothelzellen zeigten, dass sowohl DC-autonome als auch LEC-zirkadiane Uhren an diesen Rhythmen beteiligt sind.

In einer anderen Studie, in der aus dem Knochenmark stammende DC als APC verwendet wurden, konnte gezeigt werden, dass auch die Expansion antigenspezifischer CD8-T-Zellen von der Tageszeit abhängt und teilweise durch die intrinsische DC-Uhr gesteuert wird.