Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Langkettige Fettsäuren beeinflussen nicht die Bildung von Gedächtnis- und regulatorischen T-Zellen

29.06.2018

T-Zellen sind die Wächter unseres Immunsystems. Sie zirkulieren in großer Zahl in unserem Blut und erst wenn sie benötigt werden, bilden sie ihre jeweilige Spezialfunktion aus. Die Wissenschaft vermutet, dass Stoffwechselvorgänge ein wichtiger Faktor bei diesem Entstehungsprozess sind: Für Zellen, die langfristig für das Gedächtnis oder die Regulation des Immunsystems verantwortlich sind, sei der Stoffwechsel langkettiger Fettsäuren überlebenswichtig. TWINCORE-Forschende haben nun gezeigt, dass der Abbau langkettiger Fettsäuren keinen Einfluss auf die Bildung und Funktion regulatorischer T- und Gedächtniszellen hat. Die Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt im Fachjournal „Cell Metabolism“.

Ob T-Helferzelle, zytotoxische T-Zelle, regulatorische T-Zelle oder Gedächtniszelle: Zellen, die eine schnelle Immunantwort bei einer akuten Infektion begleiten, greifen auf schnell verfügbare Energiequellen wie etwa Glukose zu.


v.l.: Dr. Luciana Berod, Brenda Raud

TWINCORE

Für Zellen, die langfristig für das Gedächtnis oder die Regulation des Immunsystems verantwortlich sind, sei der Stoffwechsel langkettiger Fettsäuren überlebenswichtig, besagt eine der Theorien, die den Einfluss des Stoffwechsels auf die Entstehung unserer hochspezialisierten, unterschiedlichen T-Zellen zu erklären versuchen.

Ist die Verarbeitung der langkettigen Fettsäuren im Zellkraftwerk, den Mitochondrien, gestört, seien auch das Gedächtnis und die Regelmechanismen des Immunsystems gestört. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Infektionsimmunologie des TWINCORE haben nun gemeinsam mit Partnern der University of California (USA), der McGill University (Kanada) und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung in Braunschweig gezeigt, dass diese Theorie nicht haltbar ist: Der Abbau langkettiger Fettsäuren hat keinen erkennbaren Einfluss auf die Bildung und Funktion regulatorischer T- und Gedächtniszellen.

Um den Einfluss des Fettsäurestoffwechsels auf die T-Zellen untersuchen zu können, müssen die Forschenden tief in das Innere der Zelle vordringen: Eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung langkettiger Fettsäuren spielt das Enzym CPT1, das auf der Membran der Mitochondrien sitzt.

Dieses Enzym lässt sich mit dem Wirkstoff Etomoxir blockieren – und genau diese chemische Blockade ist die experimentelle Grundlage zu der Theorie, dass regulatorische T-Zellen und Gedächtniszellen unbedingt langkettige Fettsäuren benötigen: Nach der Gabe von Etomoxir, war die Funktion der Zellen stark gestört. „Wir haben versucht, diese Ergebnisse nachzuvollziehen, aber nicht über den Wirkstoff Etomoxir, sondern, indem wir CPT1 genetisch ausgeschaltet haben“, sagt Brenda Raud, Nachwuchswissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe Wirt-Pathogen Interaktionen und Immunmetabolismus. Den Hintergrund erläutert Dr. Luciana Berod, die Leiterin der Arbeitsgruppe:

„Wir wollten verstehen, was genau in den T-Zellen vorgeht – welche Rolle lang- und kurzkettige Fettsäuren bei der Differenzierung in die verschiedenen Zelltypen spielen, denn unser Ziel ist, das Immunsystem bei der Abwehr von Krankheitserregern über gezielte Eingriffe in den Stoffwechsel zu unterstützen. Dafür müssen wir erst einmal genau wissen, was in den Zellen vor sich geht.“

Also haben sie das Enzym CPT1 genetisch aus den T-Zellen entfernt und damit ebenfalls verhindert, dass die Zellen langkettige Fettsäuren verarbeiten können. Die Erwartung: Die Zellen sollten nicht in der Lage sein, sich zu regulatorischen- oder Gedächtniszellen zu entwickeln. „Das Ergebnis dieser Untersuchungen war allerdings sehr überraschend“, sagt Brenda Raud. „Den Zellen ging es sehr gut, und es gab keinerlei Hinweise auf die erwartete Fehlfunktion.“

Wie kann es sein, dass die Blockade des gleichen Enzyms auf unterschiedlichen Wegen zu so grundlegend verschiedene Ergebnissen führt? „Nachdem alle Kontrollen der genetischen Abschaltung gezeigt haben, dass das Enzym CPT1 tatsächlich ausgeschaltet ist, haben wir die pharmakologische Methode, auf der die Theorie basiert, untersucht“, sagt Brenda Raud. Und der Teufel steckte bei der Anwendung von Etomoxir im Detail – in diesem Fall in der Dosierung.

Etomoxir blockiert das Enzym CPT1 bereits in sehr geringen Dosierungen – und das auch sehr zuverlässig. In den Studien, die die Abhängigkeit der langfristig arbeitenden Zellen vom Stoffwechsel langkettiger Fettsäuren zeigen, wurde Etomoxir jedoch in deutlich höheren Dosen verwendet. „Und das ist der Knackpunkt: Wir haben herausgefunden, dass die Wirkung von Etomoxir bei hohen Dosen deutlich weiter geht und der Wirkstoff alle Abbauprozesse in den Mitochondrien blockiert, nicht nur die der langkettigen Fettsäuren. Und ohne Energiestoffwechsel sind natürlich viele Funktionen der T-Zellen gestört.“

Daher schienen die Zellen durch den vermeintlichen Abbruch des Stoffwechsels langkettiger Fettsäuren blockiert. Damit lag der Schluss nahe, dass langkettige Fettsäuren essentiell für die Bildung von regulatorischen- und Gedächtniszellen sind – das war allerdings nur die halbe Wahrheit.

„Dass der Fettsäurestoffwechsel die Funktion der T-Zellen weitreichend beeinflusst, ist unbestritten – lediglich die Rolle der langkettigen Moleküle muss unter einem anderen Blickwinkel betrachtet werden.“, sagt Institutsleiter Prof. Tim Sparwasser. Vielleicht spielen spezielle Energiequellen wie langkettige Fettsäuren in anderen Immunzellen eine Rolle – etwa in Immunzellen, die sich nicht frei im Blut bewegen und unbegrenzten Zugang zu Nährstoffen haben, sondern in der Haut oder im Fettgewebe sesshaft sind? „Die Bedeutung von Fettsäuren in Geweben rückt jedenfalls durch diese Erkenntnisse in den Fokus.“

Publikation

Raud, B., D. G. Roy, A. S. Divakaruni, T. N. Tarasenko, R. Franke, E. H. Ma, B. Samborska, W. Y. Hsieh, A. H. Wong, P. Stüve, C. Arnold-Schrauf, M. Guderian, M. Lochner, S. Rampertaap, K. Romito, J. Monsale, M. Brönstrup, S. J. Bensinger, A. N. Murphy, P. J. McGuire, R. G. Jones, T. Sparwasser and L. Berod (2018). " Etomoxir actions on regulatory and memory T cells are independent of Cpt1a-mediated fatty acid oxidation." Cell Metabolism. In press.

Weitere Informationen:

https://www.twincore.de/infothek/infothek-news-details/news/langkettige-fettsaeu...

Dr. Jo Schilling | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren
16.11.2018 | Universität Bayreuth

nachricht Günstiger Katalysator für das CO2-Recycling
16.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics