Die stille Seite der Abwehr

Beim Abwehrsystem der Säuger und Vögel gibt es Mechanismen, die als „angeboren“ bezeichnet werden und bereits im Embryo angelegt sind. Diese können beim Schlupf sofort auf eindringende Erreger reagieren. Die Reaktion ist jedoch nicht erregerspezifisch und klingt häufig schnell wieder ab.

Daneben existieren sogenannte spezifische Abwehrzellen, die eine gezielte, auf einen bestimmten Erreger ausgerichtete Immunantwort ausbilden können. Diese Fähigkeit entwickelt sich nach dem Schlupf noch über mehrere Wochen weiter. Das bedeutet, dass Tiere direkt nach dem Schlupf in der Regel eine schwächere spezifische Abwehr ausbilden als ältere Tiere.

Zu den spezifischen Immunzellen zählen die Antikörper produzierenden B-Lymphozyten sowie die T-Lymphozyten (Abbildung 1).

T-Lymphozyten unterstützen unter anderem die B-Lymphozyten bei der Antikörperbildung (Abbildung 2) oder töten Tumor- und erregerinfizierte Zellen ab. Durch Impfungen können diese spezifischen Abwehrzellen stimuliert und trainiert werden, sodass sie eine immunologische „Erinnerung“ aufbauen. Kommt es später zum Kontakt mit Felderregern, kann das Tier den Erreger schneller erkennen und effizienter kontrollieren.

Abbildung 1: Zellen des spezifischen Abwehrsystems. Das spezifische Abwehrsystem besteht aus zwei Hauptgruppen von Abwehrzellen. B-Lymphozyten entstehen in der Bursa Fabricii und bilden Antikörper, die Krankheitserreger gezielt erkennen und binden. T-Lymphozyten entwickeln sich im Thymus und übernehmen unterschiedliche Aufgaben: T-Helferzellen steuern die Abwehrreaktion, zytotoxische T-Zellen zerstören virusbefallene Körperzellen, und regulatorische T-Zellen sorgen dafür, dass die Abwehr nicht überreagiert. Durch das Zusammenspiel dieser Zellen entsteht eine spezifische Erinnerung, die es dem Immunsystem ermöglicht, bei einem erneuten Kontakt mit dem Erreger schneller und wirksamer zu reagieren – das Grundprinzip jeder Impfung. © Erstellt in BioRender. Rautenschlein, S. (2025)

Abbildung 2: Zusammenspiel von T- und B-Lymphozyten bei der Immunabwehr. Damit das Immunsystem gezielt reagieren kann, müssen T- und B-Lymphozyten direkt miteinander Kontakt aufnehmen. Der B-Lymphozyt zeigt dabei Bruchstücke eines Krankheitserregers auf seiner Oberfläche. Der T-Lymphozyt erkennt diese Information über spezielle Kontaktstellen, vergleichbar mit einem „Andockmechanismus“. Erst wenn dieser Kontakt zustande kommt, erhält der B-Lymphozyt das Signal, Antikörper zu bilden. Dieses Zusammenspiel ist eine wichtige Voraussetzung für eine wirksame Abwehrreaktion und für den Schutz nach einer Impfung. © Erstellt in BioRender. Rautenschlein, S. (2025)

B-Lymphozyten als Zielzellen des Gumborovirus

Die B-Lymphozyten stellen die Hauptzielzellen des Gumborovirus (Infektiöses Bursitisvirus, IBDV) dar. Durch die Infektion und Virusvermehrung werden diese Zellen zerstört, was zu charakteristischen Veränderungen an dem betroffenen Organ führen kann (Abbildung 3).

Diese Schädigung erklärt die Abwehrschwäche IBDV-infizierter Hühner gegenüber weiteren eindringenden Erregern. Unter anderem können die Tiere Antikörper nicht mehr in vollem Umfang bilden. Häufig steigt dadurch das Risiko für zusätzliche Infektionserkrankungen, beispielsweise für Infektionen mit Escherichia coli.

Bekannt ist zudem, dass IBDV-spezifische Antikörper über die Elterntiere und das Brutei an die Küken weitergegeben werden. Diese maternalen Antikörper können die Nachkommen im Feld vorübergehend schützen. Nach der Impfung der Küken ist der Schutz durch Antikörper, abhängig vom verwendeten Impfstoff, länger anhaltend.

Abbildung 3: Veränderungen der Bursa Fabricii nach einer Gumborovirus-Infektion. Die Bilder zeigen die Bursa Fabricii (weißer Pfeil), ein zentrales Organ des Immunsystems junger Hühner. Sie liegt in direkter Nachbarschaft zur Niere (rosa Pfeil) und zum Enddarm (gelber Pfeil). Bei gesunden Tieren (A) ist die Bursa klein und fest. Bereits drei Tage nach einer Infektion mit dem Gumborovirus ist sie deutlich vergrößert und wirkt gelartig verändert (B). Die unteren Bilder zeigen Gewebeschnitte der Bursa: Beim infizierten Tier (D) finden sich deutlich mehr T-Lymphozyten (braun gefärbte Zellen, schwarze Pfeile) als beim gesunden Tier (C). Diese Einwanderung von Abwehrzellen zeigt, dass das Immunsystem aktiv auf die Virusinfektion reagiert. © Arne Jung, Johanna Trapp

Rolle der T-Lymphozyten bei der Immunantwort gegen IBDV

Antikörper sind jedoch nicht die einzigen Faktoren, die zur Kontrolle der Gumborovirus-Infektion beitragen. Auch T-Lymphozyten können an der Immunabwehr beteiligt sein und durch eine Impfung stimuliert werden. Aus früheren Studien ist bekannt, dass T-Lymphozyten eine wichtige Rolle für einen wirksamen Impfschutz gegen das Gumborovirus spielen und zur Kontrolle der Virusvermehrung beitragen können.

Welche T-Lymphozyten dabei genau von Bedeutung sind, ist bislang nicht abschließend geklärt. Diese Frage ist jedoch von besonderem Interesse, da eine gezielte Ansprache bestimmter T-Lymphozyten durch Impfstoffe den Schutz der Tiere möglicherweise weiter verbessern könnte.

Einwanderung von T-Zellen in die Bursa Fabricii

Kommt es zu einer Infektion mit dem Gumborovirus, reagieren nicht nur die B-Zellen. Auch andere Abwehrzellen, die sogenannten T-Zellen, wandern verstärkt in die Bursa Fabricii ein. Die Bursa Fabricii ist ein zentrales Organ des Immunsystems junger Hühner. Hier entwickeln sich die B-Zellen, die später Antikörper bilden. Bei gesunden Tieren sind in diesem Organ normalerweise nur sehr wenige T-Zellen zu finden.

Wie viele T-Zellen nach einer Infektion in die Bursa einwandern, ist nicht bei allen Hühnern gleich. Zwischen verschiedenen Hühnerlinien gibt es deutliche Unterschiede. Es wird vermutet, dass diese Unterschiede mitentscheiden, wie gut Tiere eine Infektion mit dem Gumborovirus kontrollieren können.

T-Zellen sind keine einheitliche Gruppe. Es gibt verschiedene Typen, die jeweils unterschiedliche Aufgaben im Immunsystem übernehmen. Sie unterscheiden sich unter anderem durch bestimmte Strukturen auf ihrer Oberfläche, mit denen sie Krankheitserreger erkennen. Auf dieser Grundlage lassen sich verschiedene T-Zell-Typen unterscheiden.

Nach einer Infektion mit dem Gumborovirus finden sich sowohl aß- als auch ?d-T-Zellen vermehrt in der Bursa Fabricii. Beide Zelltypen sind somit an der Immunreaktion in diesem wichtigen Abwehrorgan beteiligt.

?d-T-Zellen – eine Besonderheit beim Huhn

Ein besonderer Typ von T-Zellen sind die sogenannten ?d-T-Zellen. Sie kommen bei Hühnern in deutlich größerer Zahl vor als bei Menschen oder Mäusen. Das macht sie für die Geflügelforschung besonders interessant.

Diese Zellen können sowohl sehr früh auf Krankheitserreger reagieren als auch später an einer gezielten Immunantwort beteiligt sein. Sie stehen damit gewissermaßen an der Schnittstelle zwischen schneller Grundabwehr und spezifischer Abwehr. Welche Rolle ?d-T-Zellen konkret bei einer Infektion mit dem Gumborovirus spielen, war bislang jedoch nicht bekannt.

Ein Tiermodell gibt Aufschluss über die Immunabwehr

Ziel des Forschungsprojekts war es herauszufinden, welchen Beitrag bestimmte T-Zellen zur Kontrolle der Gumborovirus-Infektion leisten. Dazu wurde ein spezielles Tiermodell eingesetzt, das an der Technischen Universität München entwickelt wurde. In diesem Modell fehlen den Hühnern gezielt bestimmte Abwehrzellen, die sogenannten ?d-T-Zellen.

Solche Tiere werden in der Forschung als Knock-out-Tiere bezeichnet. Das bedeutet, dass diesen Tieren eine ganz bestimmte Eigenschaft bewusst fehlt, um ihre Funktion besser untersuchen zu können. Alle anderen Bestandteile des Immunsystems sind normal ausgebildet. Durch den Vergleich mit gesunden Hühnern derselben Linie lässt sich so erkennen, welche Rolle diese fehlenden Zellen normalerweise spielen.

In der Studie wurde der Verlauf einer Infektion mit einem Gumboroviruslebendimpfstoff zwischen diesen Knock-out-Tieren und normalen Vergleichstieren untersucht. Ab der dritten Lebenswoche zeigte sich, dass die Tiere ohne ?d-T-Zellen sich schneller von den Veränderungen an der Bursa Fabricii erholten. Auch die Virusmenge in diesem Organ ging bei ihnen schneller zurück.

In der Studie wurde der Verlauf einer Infektion mit einem Gumboroviruslebendimpfstoff zwischen den Knock-out-Tieren und normalen Vergleichstieren untersucht. © Johanna Trapp

Ausgleich im Immunsystem

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Immunsystem den fehlenden Anteil bestimmter T-Zellen ausgleichen kann. In Tieren, denen die ?d T-Zellen fehlen, fanden sich bereits vor einer Infektion mehr der anderen T-Zellen in der Bursa Fabricii als bei Vergleichstieren.

Nach Beginn der Infektion reagierten beide Tiergruppen mit einem deutlichen Anstieg der alpha-beta-T-Zellen. Bei den Tieren ohne ?d-T-Zellen verlief diese Reaktion jedoch schneller. Die Zahl der alpha-beta-T-Zellen stieg rascher an und ging im weiteren Verlauf auch schneller wieder zurück. Gleichzeitig nahm bei diesen Tieren auch die Zahl der virusbefallenen Zellen früher ab.

Weitere Untersuchungen zeigen, dass es sich bei diesen vermehrt auftretenden alpha-beta-T-Zellen um Zellen handelt, die sowohl regulierend wirken als auch virusbefallene Zellen gezielt abtöten können. Dies spricht dafür, dass diese Abwehrzellen einen wichtigen Beitrag zur Kontrolle der Gumborovirus-Infektion leisten und das Fehlen anderer T-Zell-Typen zumindest teilweise ausgleichen können.

Bedeutung der Ergebnisse und Ausblick

Die Ergebnisse zeigen, dass neben den antikörperbildenden B-Lymphozyten auch bestimmte T-Lymphozyten-Populationen eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der IBDV-Infektion spielen. Das verwendete Knock-out-Tiermodell ermöglichte es, diese Fragestellung unter kontrollierten experimentellen Bedingungen zu untersuchen. Unter Feldbedingungen mit kommerziellen Hühnern und einer Vielzahl zusätzlicher Einflussfaktoren wäre dies in dieser Form nicht möglich gewesen.

Gefördert wurde die Studie von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Projektnummer 434524639) im Rahmen der Forschergruppe „ImmunoChick – Analyse der aviären Immunantwort im Kontext von Infektionen“ (Teilprojekt P01).

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Johanna Trapp

ist Doktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin im Bereich der Bestandsbetreuung an der Klinik für Geflügel.

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Prof. Dr. Silke Rautenschlein

leitet die Klinik für Geflügel. Sie forscht seit über 20 Jahren an der Gumborovirus-Erkrankung und dem Hühnerimmunsystem mit dem Ziel, die Geflügelgesundheit zu verbessern und zu schützen.