Die Zahl an Menschen mit starkem Übergewicht (Adipositas) und Typ-2-Diabetes nimmt weltweit zu. Beide Krankheiten gehen mit einem defekten Stoffwechsel und Entzündungsprozessen im Fettgewebe einher. „Erste Untersuchungen weisen darauf hin, dass regulatorische T-Zellen (Tregs) dabei eine wichtige Rolle spielen“, erklärt Studienleiterin Dr. Carolin Daniel, Gruppenleiterin am Institut für Diabetesforschung des Helmholtz Zentrums München und Wissenschaftlerin im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung. „Das wollten wir nun näher untersuchen.“
Sie und ihr Team um die beiden Erstautorinnen Dr. Stefanie Kälin und Maike Becker arbeiteten im Versuchsmodell heraus, dass die Zahl der Tregs im Fettgewebe durch verschiedene Umweltreize ansteigt. Dazu gehörten eine kurzfristige Kältebehandlung, Stimulation des sympathischen Nervensystems (β3-Adrenozeptoren) oder eine kurzzeitige Gabe kalorienreicher Nahrung. „Alle diese Reize führten dazu, dass sich vermehrt Tregs aus Vorläufer-T-Zellen bildeten“, so Becker.
Die Stärke des Treg-Anstiegs war je nach Fettgewebstyp unterschiedlich: Besonders ausgeprägt war sie in braunem Fett, etwas schwächer im Unterhautfettgewebe und am schwächsten im Bauchfett. Um zu untersuchen, welche konkrete Funktion die Tregs im Fettgewebe ausführen, untersuchten die Forscherinnen und Forscher, welche Genaktivitäten sich dort veränderten. Vor allem im braunen Fett wurden verstärkt solche Gene abgelesen, die zur Wärmeproduktion (Thermogenese) sowie zur Spaltung (Lipolyse) und Verbrennung (Oxidation) von Fettsäuren gebraucht werden. Anschließende Untersuchungen ergaben zudem, dass die Signalmoleküle Stat6 und Pten eine tragende Rolle bei diesem Vorgang spielen.
Hormone spielen eine Schlüsselrolle
„Für die Entwicklung personalisierter Therapiekonzepte zur Prävention und Behandlung von Adipositas und Diabetes ist ein besseres Verständnis der beteiligten immunologischen Mechanismen im Zielgewebe von entscheidender Bedeutung“, so Studienleiterin Daniel. „Unsere Untersuchungen zeigen erstmals, dass Tregs quasi als Bindeglied den Einfluss von Umweltreizen auf das Fettgewebe steuern.“
„Unsere Erkenntnisse beleuchten die komplexen Interaktionen zwischen unserem Körper und der Umwelt“, kommentiert Prof. Dr. Matthias Tschöp. Er ist wissenschaftlicher Direktor des HDC am Helmholtz Zentrum München und darüber hinaus Inhaber des Lehrstuhls für Stoffwechselerkrankungen an der TUM. „Wir wissen bereits seit einer Weile, dass Hormone dabei eine Schlüsselrolle spielen. Nun müssen wir wohl einkalkulieren, dass Immunzellen genauso wichtig für einen ausgeglichenen Stoffwechsel sein können. Insofern helfen uns die aktuellen Ergebnisse dabei, effizientere Wege zu entwickeln, den Kalorienhaushalt therapeutisch zu optimieren.“
Regulatorische T-Zellen (Tregs) unterdrücken das Immunsystem und verhindern beispielsweise Autoimmunerkrankungen. Charakteristisch für diesen Zelltyp ist der Transkriptionsfaktor Foxp3, den die Wissenschaftler nachwiesen, um die Zahl der Tregs zu bestimmen.
Braunes Fettgewebe produziert durch die Oxidation von Fettsäuren Wärme. Es ist nicht nur bei Neugeborenen zu finden, sondern in gewissem Umfang auch bei Erwachsenen. Das macht Zellen des braunen Fettgewebes zur interessanten Zielstruktur für Pharmakotherapien bei Adipositas.
Hintergrund:
Carolin Daniel und ihre Arbeitsgruppe „Immunological Tolerance in Diabetes“ erforschen unter anderem Typ-1-Diabetes und die Rolle von regulatorischen T-Zellen. Mehr erzählt sie im Forscherportrait inklusive Videointerview.
Die Doktoranden Maike Becker, Victoria Flynn, Verena Ott, Isabelle Serr, Markus Hippich und Martin Scherm sind Teilnehmer der Helmholtz Graduate School Environmental Health (HELENA).
Original-Publikation:
Kälin, S. & Becker, M. et al. (2017): A Stat6/Pten axis links regulatory T cells with adipose tissue function. Cell Metabolism, DOI: 10.1016/j.cmet.2017.08.008
Quelle: Helmholtz Zentrum München, 08.09.2017
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