Freitag 13. April 2018

Einfluss des Immunzell-Fettsäurestoffwechsels auf die Tuberkulose-Abwehr

v. l.: Philipp Stüve, Lucia Minarrieta, Luciana Berod

Dass der Fettsäurestoffwechsel die Funktion bestimmter Immunzellen beeinflusst – beispielsweise von T-Zellen – ist inzwischen bekannt und belegt. Aber welche konkrete Bedeutung haben Veränderungen im Metabolismus von Immunzellen bei einer Infektion? Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts für Infektionsimmunologie am TWINCORE wollten genau wissen, welche Folgen eine Veränderung des Fettsäurestoffwechsels der beteiligten Immunzellen bei einer Infektion mit Mycobacterium tuberculosis hat. Besonders Makrophagen und Dendritische Zellen in der Lunge sind an der ersten Abwehr einer Tuberkulose beteiligt und standen im Fokus der Untersuchungen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie jetzt in dem Fachjournal Frontiers in Immunology.

Der Fettsäurestoffwechsel von Immunzellen spielt bei Infektionen mit dem Mycobacterium tuberculosis eine besondere Rolle, weiß Dr. Luciana Berod, Leiterin der Arbeitsgruppe Wirt-Pathogen Interaktionen und Immunmetabolismus: „Es ist bekannt, dass das Bakterium aktiv den Metabolismus seiner Wirts-Makrophagen umstellt, wenn es sich in der chronischen Phase zurückzieht und sich die für Tuberkulose typischen Granulome in der Lunge ausbilden. M. tuberculosis veranlasst, dass die Makrophagen vermehrt Fettsäuren ausbilden, die es dann in der Ruhephase für sich nutzt.“ Und in Dendritischen Zellen wird der Fettstoffwechsel im Zuge der Abwehrreaktion über bestimmte Rezeptoren aktiviert und damit die weitere Abwehrreaktion eingeleitet. „Es liegt also nahe, die Stoffwechselwege dieser zwei Zelltypen im Zusammenhang mit M. tuberculosis Infektionen näher zu betrachten.“
Allerdings hat das Team um Luciana Berod nicht mit M. tuberculosis gearbeitet, sondern mit dem weit ungefährlicheren Bacillus Calmette-Guérin (BCG), einem aus Rindertuberkelbakterien entwickelten Lebendimpfstoff, der gut als Modell für so grundlegende Untersuchungen geeignet ist. Um den Einfluss des Fettsäurestoffwechsels während der Infektion zu beurteilen, hat es die Bildung der Fettsäuren in den Immunzellen genetisch unterbunden und sie dann mit den Bakterien infiziert. „Was wir gesehen haben, war eine Überraschung“, sagt Philipp Stüve, Nachwuchswissenschaftler in der Arbeitsgruppe. „Wir haben damit gerechnet, dass der Fettsäurestoffwechsel in den Makrophagen und Dendritischen Zellen eine ähnlich wichtige Rolle spielt, wie wir es von den T-Zellen kennen, und die Abwehr gestört ist, wenn wir den Fettstoffwechsel stören. Was wir gesehen haben, ist, dass die Makrophagen und DCs in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt sind.“
Für die Entwicklung neuartiger Therapeutika, die auf der Veränderung des Stoffwechsels beruhen, ist das eine bahnbrechende Erkenntnis, denn „wir müssen offensichtlich für jeden Zelltyp gezielt herausarbeiten, ob und wie wir die Immunreaktion über den Stoffwechsel beeinflussen können. Damit sind die Möglichkeiten, die Abwehrreaktion gezielt zu unterstützen, wesentlich vielfältiger“, so Luciana Berod.
Aber um noch einmal zum Fettsäurestoffwechsel der Makrophagen bei Tuberkulose zurück zu kehren: Charakteristisch für Tuberkulose ist die Ruhephase, in die die Bakterien übergehen, wenn es dem Immunsystem in der ersten Infektionsphase nicht gelingt, die Erreger vollständig zu eliminieren. Sie ziehen sich in alveolare Makrophagen zurück und überdauern dort, bis die Rahmenbedingungen für einen erneuten Ausbruch günstig sind. Derweil nutzen sie Fettsäuren des Wirtes für sich. „Hier könnte ein alternativer Therapieansatz zu finden sein, denn auch wenn der Fettsäurestoffwechsel der Makrophagen in der akuten Infektionsphase ohne Einfluss zu sein scheint, ist es durchaus möglich, dass er in der chronischen Phase wieder relevant wird“, schließt Institutsleiter Prof. Tim Sparwasser.

Kontakt:

Philipp Stüve, philipp.stueve(at)twincore.de
Tel: +49 (0)511 220027-210

Prof. Dr. Tim Sparwasser, tim.sparwasser(at)twincore.de
Tel: +49 (0)511 220027-201

Publikation:

Stüve P, Minarrieta L, Erdmann H, Arnold-Schrauf C, Swallow M, Guderian M, Krull F, Hölscher A, Ghorbani P, Behrends J, Abraham WR, Hölscher C, Sparwasser T, Berod L (in press) De novo fatty acid synthesis during mycobacterial infection is a prerequisite for the function of highly proliferative T cells, but not for dendritic cells or macrophages. Front Immunol n/a.