Jeder von uns trägt fremde menschliche DNA im Körper: Woher kommt sie, welche Auswirkungen könnte sie haben?

Judith Merkelt
Spektrum
So, 10 Mai 2015 00:00 UTC

Kommentar: Hier handelt es sich um Forschungsergebnisse, die in ihren Implikationen und möglichen Auswirkungen sehr interessant sind. So wie z.B. dieser Artikel zeigt: Seid vorsichtig, mit wem ihr schlaft: Studie zeigt, dass Frauen die DNA ihrer Sexualpartner in sich tragen

Wir alle beherbergen ein Leben lang Zellen unserer Mutter in uns - und diese ein paar Zellen von uns. Aus medizinischer Sicht hat dieser Mix verblüffende Auswirkungen.

Von Ihrer Mutter mögen Sie die Augenfarbe geerbt haben, vielleicht Ihren Sinn für Humor und natürlich die Hälfte Ihrer DNA. Doch eine spezielle Erbschaft ist zu Unrecht kaum bekannt: Unter den 100 Billionen Zellen Ihres Körpers finden sich mit hoher Wahrscheinlichkeit auch solche, die direkt von Ihrer Mutter stammen. Und auch das Gegenteil ist der Fall: Vermutlich hat jeder von uns seiner Mutter noch im Mutterleib ein paar eigene Zellen vermacht, die dort seit Jahrzehnten ein Eigenleben führen.

Als Wissenschaftler im Jahr 1979 auf dieses Phänomen aufmerksam wurden, glaubten sie noch an eine seltene Laune der Natur. Dass in Gewebeproben einer Frau männliche Zellen auftauchten, war reichlich unerklärlich: Woher sollten solche Eindringlinge stammen? Mit einem Fachaufsatz machten sie die Sache bekannt. Doch kaum jemand ging auf ihre Frage ein.

Erst in den 1990er Jahren bekam das Phänomen neuen Aufwind, ein neuer Forschungszweig wurde gegründet - und das Ding mit einem Namen versehen: Mikrochimärismus. Der Begriff leitet sich ab von der griechischen Chimäre, einem Fabelwesen mit Löwenkopf, Ziegenkörper und Schlangenschwanz. Auf der Mikroebene der Zellen bedeutet das: Wir sind alle Mischwesen aus Mutter und Kind.

Die fremden Zellen machen sich bemerkbar

© fotolia / alexkich

Ein Mischwesen aus Mutter und Kind -
Auf Ebene der Zellen sind wir alle in gewisser Weise Mischwesen: Wir tragen die Zellen unserer Mutter und eventuell sogar unserer Kinder in uns – auf die Gesundheit hat das mitunter folgenschwere Auswirkungen.

Und das hat Folgen. J. Lee Nelson vom Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle ist Mikrochimärismus-Forscherin der ersten Stunde und erinnert sich noch genau, wie ihr die Tragweite des Themas bewusst wurde: "Ein Kollege in Seattle versuchte 1994, kindliche Zellen im Blut von Müttern nachzuweisen. Als er mir erzählte, dass er im Blut einer Laborassistentin Zellen ihres einjährigen Sohnes gefunden hatte, war das ein richtiger Aha-Moment für mich." Für die Rheumatologin fügten sich in diesem Moment zwei entscheidende Puzzlesteine zusammen. Wenn sich die kindlichen Zellen dauerhaft im Körper der Mutter einnisten, dann könnten sie dort auch Unheil anrichten. Und wenn bestimmte Autoimmunerkrankungen, wie die Bindegewebsverhärtung Sklerodermie beispielsweise, gehäuft bei Frauen im gebärfähigen Alter auftreten, dann könnte es einen Zusammenhang mit den kindlichen Zellen geben. Mit dieser Überlegung begann für J. Lee Nelson eine bis heute andauernde Suche nach den Ursachen und den Auswirkungen von Mikrochimärismus.

Andere Wissenschaftler haben sich ihr angeschlossen. Experten verschiedenster Disziplinen forschen inzwischen an den eingewanderten Zellen. Die Annahme: Mikrochimärismus wirkt sich auf unterschiedlichste Krankheiten aus - ob Krebs, Autoimmunerkrankungen oder Herzinfarkte. Dabei beschäftigen die Wissenschaftler drei große Kernfragen: Wie schaffen es die Zellen vom einen Körper in den anderen? Warum überleben sie in der fremden Umgebung? Und was bedeutet ihre Anwesenheit für den Organismus?

Quer durch die unüberwindbare Schranke

Aus der Transplantationsmedizin weiß man, wie schwierig es ist, den Körper dazu zu bringen, ein fremdes Organ zu akzeptieren. Umso problematischer die Schwangerschaft: Hier wächst gleich ein ganzer Mensch im Körper einer Frau heran. Das ist nur möglich, weil die beiden Organismen von Mutter und Kind strikt separiert sind. Die Plazenta, auch Mutterkuchen genannt, trennt den Blutkreislauf der beiden, nur kleinste Partikel wie Nährstoffe, Sauerstoff oder einige Medikamente können die Schranke passieren. So steht es in jedem Biologiebuch. Aber wie passt der Austausch ganzer Zellen zwischen Mutter und Kind in dieses Bild? Im Laufe der Zeit haben Forscher einige Modelle entwickelt, die das Eindringen der Zellen in den fremden Körper erklären könnten.

Zum Beispiel findet man nach Fehlgeburten und Abtreibungen mehr kindliche Zellen im Körper von Frauen als nach normalen Geburten. Deshalb vermuten Forscher, dass Mikrorisse in der Plazenta eine Eintrittsstelle für mikrochimäre Zellen sein könnten. Auch Missbildungen in der äußeren Schicht der Plazentaschranke könnten einen Zellaustausch ermöglichen. Diese Erklärungsansätze müssen aber nicht die einzigen sein. Ein Forscherteam der Nationaluniversität Singapur hat verschiedene Theorien zur Zellmigration zwischen Mutter und Kind verglichen. Sie kommen zu dem Schluss, dass der Zelltyp die entscheidende Rolle zu spielen scheint. Verschiedene Zellarten würden demnach die Plazentaschranke auf jeweils eigenen Wegen überwinden.

Die Zellen der Kinder könnten Autoimmunerkrankungen auslösen - und gleichzeitig vor Brustkrebs schützen

Unterstützung für ihre These fanden die Forscher in einer weiteren Besonderheit des Zelltransfers: Vieles spricht dafür, dass auch Stammzellen den Sprung in den mütterlichen Körper schaffen. Diese kommen vielleicht gar nicht aus dem Körper des Embryos, sondern aus dem Gewebe, das die kindliche Seite der Plazenta auskleidet. Man nennt diese Zellart Trophoblasten. Sie wandern am Anfang der Schwangerschaft in die Gebärmutterschleimhaut ein und verankern dort den Mutterkuchen. Später bilden sie dann die äußerste Schicht der Plazentaschranke. Möglich, dass sie nicht nur in die Gebärmutterschleimhaut der Mutter wandern können, sondern auch weiter in den Rest des Körpers.

Dort könnten die Zellen sich in einer Art Stammzellpool ansammeln und sich von Zeit zu Zeit spontan zu fertigen Zelltypen ausdifferenzieren. "Das würde auch erklären, warum man Jahrzehnte nach einer Schwangerschaft noch kurzlebige Zelltypen mit der DNA des Kindes im Körper der Mutter findet", erklärt Peter Sedlmayr, Histologe von der Medizinischen Universität Graz, der an Methoden zur Identifizierung von mikrochimären Zellen forscht.

Versteckspiel mit dem Immunsystem

Noch ist nicht klar, ob und wie unser Immunsystem auf die eingewanderten Zellen reagiert. Für Peter Sedlmayr sind verschiedene Wege denkbar. Es könnte zum Beispiel sein, dass die Körperabwehr einfach gar nichts gegen die Zellen unternimmt, weil sie zu selten im Körper vorkommen: "Wir glauben, dass das Immunsystem erst ab einem bestimmten Schwellenwert im Sinn einer Abwehr auf einen Eindringling reagiert. Vielleicht sind die Zellen einfach zu selten, um eine defensive Immunantwort auszulösen", erklärt er.

Möglich ist allerdings auch, dass der Körper eine aktive Immuntoleranz gegen die Zellen entwickelt - dass also die Abwehr lernt, die Eindringlinge nicht sofort zu attackieren. Dafür gibt es inzwischen einige Hinweise. So hat man bereits 1954 beobachtet, dass eine zu erwartende Blutgruppenunverträglichkeit zwischen Mutter und Kind milder ausfällt, wenn die Großmutter die richtige Blutgruppe hat. Das Problem taucht auf, wenn eine Frau mit der Blutgruppe Rhesus-negativ ein Kind mit der Blutgruppe Rhesus-positiv bekommt. Dann bildet sie unter Umständen Antikörper gegen die Blutzellen des eigenen Kindes, was schwere gesundheitliche Folgen für das Ungeborene haben kann. Frauen, deren eigene Mütter jedoch selbst Rhesus-positiv waren, bilden mit kleinerer Wahrscheinlichkeit solche Antikörper gegen ihr eigenes Kind, erklärt Peter Sedlmayr. Vielleicht weil diese Frauen durch die mikrochimäre Zellen ihrer Mütter eine Immuntoleranz gegen Zellen der anderen Blutgruppe aufgebaut haben. Ähnliche Toleranzen zeigen sich auch gelegentlich bei Organtransplantationen, bei denen das Fremdgewebe ausnahmsweise nicht vom Körper des Empfängers bekämpft wird. Manche Mediziner halten es für möglich, dass sich in solchen Fällen Zellen des Spenders im Körper verbreiteten und dort eine Art "Friedenspakt" mit dem Immunsystem schlossen.

Eine Übersichtarbeit zweier Wissenschaftler der University of Wisconsin unterstützt die These einer erworbenen Immuntoleranz durch Mikrochimärismus, warnt aber auch vor dem gegenteiligen Effekt: einer möglichen Sensibilisierung durch die Zellen. Die Forscher betonen, dass es von vielen Faktoren abhänge, wie das Immunsystem auf Zelleindringlinge reagiert. So befinden sich das Immunsystem des Fötus und das der Mutter zum Beispiel in zwei ganz unterschiedlichen Entwicklungsstadien und reagieren daher verschieden auf Reize. Außerdem kommen viele Kinder durch das Stillen auch nach der Geburt noch einmal mit mütterlichen Zellen in Berührung, während das Immunsystem der Mutter keinen weiteren Kontakt mit den kindlichen Zellen hat. Auch das könnte sich auf die Reaktion des Körpers auf mikrochimäre Zellen auswirken.

Auslöser für Krankheiten ...

Bleibt das Immunsystem ruhig, ist der Mikrochimärismus - wie bei den meisten Menschen - ungefährlich. Ein kleines Kuriosum, nicht weiter schlimm. Schaltet es sich aber doch ein, könnte das zum Ausbruch von Autoimmunerkrankungen führen.

Am Beispiel der rheumatoiden Arthritis (kurz Rheuma) kann man inzwischen genau erklären, wie mikrochimäre Zellen und der Ausbruch der Autoimmunerkrankung zusammenhängen. Bei dieser schmerzhaften Gelenkentzündung spielen unterschiedliche Auslösefaktoren eine Rolle. Einer davon ist genetischer Natur: Das HLA-Antigen ist ein bestimmtes Merkmal unserer Immunzellen, das auch zur Bestimmung der Kompatibilität von Spender und Empfänger bei Organtransplantationen verwendet wird. Einer der vielen HLA-Typen ist mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko für Rheuma verbunden. Jeder Mensch hat also auf Grund seines HLA-Typs ein bestimmtes genetisches Risiko für die Autoimmunerkrankung. Wandern nun jedoch fremde Zellen in unseren Organismus ein, wirbeln sie diese Wahrscheinlichkeitsrechnung durcheinander.

Dann hat der Körper plötzlich nicht nur die HLA-Merkmale seines eigenen Erbguts, sondern häufig auch die der fremden Zellen in sich. Wie sich diese Kombination auswirkt, hat J. Lee Nelson anhand von Frauen mit und ohne Rheumaerkrankung untersucht. Sie fand heraus, dass die Rheumakranken, die keine eigene genetische Disposition hatten, häufiger mikrochimäre Zellen mit dem Rheumamerkmal in sich trugen. Das Risiko, an rheumatoider Arthritis zu erkranken, kann demnach durch Zellaustausch erworben werden, folgerten die Forscher.

... oder heilende Wirkung?

Doch so klare Erkenntnisse gibt es längst noch nicht für alle Krankheiten. Meist gibt es Untersuchungen zu einer Krankheit auf der einen Seite und Funde von mikrochimären Zellen im Körper auf der anderen. Die Brücke dazwischen fehlt. Bei Brustkrebs beispielsweise hat man im Gewebe erkrankter Frauen weniger fremde Zellen gefunden als im Gewebe gesunder Frauen. Deshalb liegt der Schluss nahe, dass die fremden Zellen einen schützenden Effekt gegenüber Brustkrebs haben. Aber ob und wie dieser Effekt tatsächlich zum Tragen kommt, ist unklar. Man beginne gerade erst zu verstehen, welche Rolle Mikrochimärismus bei Krebserkrankungen spielt, erklärt auch Janet Sawicki. Die Wissenschaftlerin hat die Ergebnisse verschiedener Studien zu diesem Thema miteinander verglichen. Ähnliche Beobachtungen machte man auch bei Alzheimerpatientinnen: In ihrem Gehirn finden Forscher im Schnitt weniger fremde Zellen als bei Altersgenossinnen ohne Alzheimerdemenz.

Auch zeigen Studien, dass die fremden Zellen besonders dann in Aktion treten, wenn es eine Verletzung im Körper gibt. Sie sammeln sich an Hautwunden oder anderen beschädigten Gewebestellen und könnten dort bei der Regeneration helfen, vermutet Nelson. So zeigte eine Studie an Mäusen bereits, dass sich kindliche Stammzellen an beschädigte Herzfasern der Mutter heften und sich dort zu glatten Muskelzellen oder anderem Herzgewebe ausdifferenzieren können. "Wie groß der positive Effekt dieser Zellen angesichts ihrer kleinen Anzahl wirklich ist, wissen wir nicht", gibt Peter Sedlmayr zu bedenken.

Forschung an der Nadel im Heuhaufen

Die Natur der Sache mache es so vertrackt, die richtigen Antworten zu finden, erklärt der Grazer Wissenschaftler. Gerade einmal eine Hand voll eingewanderter Zellen komme im Körper auf 100 000 eigene - das sei, als forsche man an der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen. Am einfachsten ist es noch, wenn Mütter die Zellen ihrer Söhne in sich tragen. Dann gibt es gelegentlich gehäuft einige Zellen mit einem Y-Chromosom zwischen sehr vielen mit XX-Chromosomen. Diese Zellen lassen sich durch Anfärben vergleichsweise einfach identifizieren. Aber weil die Menge der Gesuchten so verschwindend gering ist, stößt leider auch diese Methode an ihre Grenzen: "Die Tests, die auf dem Nachweis von Geschlechtschromosomen beruhen, haben eine auf Einzelzellen bezogen nicht zu vernachlässigende Fehlerrate", sagt Sedlmayr. "Auch bei der Verwendung guter Proteinmarker weiß man bei sehr seltenen Zellen nie, ob man da nicht ein falsch positives Ergebnis hat."

Gemeinsam mit seinem Kollegen Thomas Kroneis entwickelte er nun ein Verfahren, um die Identität von Einzelzellen, die als Kandidaten für mikrochimären Ursprung in Frage kommen, sicher zu identifizieren. Dabei verwenden sie ein Verfahren, dass wir sonst eher aus Krimis kennen: Sie vergleichen den genetischen Fingerabdruck - eine Kombination einer Vielzahl genetischer Marker - der in Frage kommenden Zellen mit dem des Wirtsorganismus. So lässt sich dann zumindest einmal eindeutig festhalten, wer hier wem welche Zellen vermacht hat - die wichtigste Voraussetzung, um künftig Fluch und Segen des Mikrochimärismus auseinanderhalten zu können.