image: T cells after a short-term cold treatment (left) and under control conditions (right). Immunofluorescent staining of the T cell marker CD3 (green), the Treg marker Foxp3 (red) and the nucleus (blue). The cold treatment results in a significant increase of Foxp3 expression in T cells. view more
Credit: Source: Helmholtz Zentrum München
Regulatorische T-Zellen spielen eine wichtige Rolle für die Funktion des Fettgewebes. Das zeigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz Diabetes Centers (HDC) am Helmholtz Zentrum München und der Technischen Universität München (TUM) im Fachmagazin Cell Metabolism.
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 - kurz Tregs - dabei eine wichtige Rolle spielen, erklärt Studienleiterin Dr. Carolin Daniel, Gruppenleiterin am Institut für Diabetesforschung (IDF) des Helmholtz Zentrums München und Wissenschaftlerin im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD).* 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.
Fettverbrennung aktiviert
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.
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 Bindelied 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.
Maßgeblich an der Arbeit beteiligt waren auch Prof. Dr. Matthias Mann vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und die Gruppe um PD Dr. Benno Weigmann vom Universitätsklinikum Erlangen.
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Weitere Informationen
* 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: https://www.helmholtz-muenchen.de/forschung/forschungsexzellenz/forscherportraets/dr-carolin-daniel/index.html
Die Doktoranden Maike Becker, Victoria Flynn, Verena Ott, Isabelle Serr, Markus Hippich und Martin Scherm sind Teilnehmer der Helmholtz Graduate School Environmental Health, kurz HELENA: https://www.helmholtz-helena.de/
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
Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. Das Helmholtz Zentrum München ist Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung e.V. http://www.helmholtz-muenchen.de/
Die Technische Universität München (TUM) ist mit mehr als 500 Professorinnen und Professoren, rund 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und 40.000 Studierenden eine der forschungsstärksten Technischen Universitäten Europas. Ihre Schwerpunkte sind die Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften, Lebenswissenschaften und Medizin, verknüpft mit Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. Die TUM handelt als unternehmerische Universität, die Talente fördert und Mehrwert für die Gesellschaft schafft. Dabei profitiert die TU München von starken Partnern in Wissenschaft und Wirtschaft. Weltweit ist sie mit einem Campus in Singapur sowie Verbindungsbüros in Brüssel, Kairo, Mumbai, Peking, San Francisco und São Paulo vertreten. An der TUM haben Nobelpreisträger und Erfinder wie Rudolf Diesel, Carl von Linde und Rudolf Mößbauer geforscht. 2006 und 2012 wurde sie als Exzellenzuniversität ausgezeichnet. In internationalen Rankings gehört sie regelmäßig zu den besten Universitäten Deutschlands. http://www.tum.de
Das Institut für Diabetesforschung (IDF) befasst sich mit der Entstehung und Prävention von Typ 1 Diabetes und Typ 2 Diabetes als Spätfolge eines Gestationsdiabetes. Ein vorrangiges Projekt ist die Entwicklung einer Insulin-Impfung gegen Typ 1 Diabetes. In groß angelegten Langzeitstudien untersucht das IDF den Zusammenhang von Genen, Umweltfaktoren und Immunsystem für die Pathogenese von Typ 1 Diabetes. Mit den Daten der Geburtskohorte BABYDIAB, die 1989 als weltweit erste prospektive Diabetes-Geburtskohorte etabliert wurde, konnten Risikogene sowie Antikörperprofile identifiziert werden. Diese lassen Vorhersagen über Entwicklung und Ausbruch von Typ 1 Diabetes zu und werden die Klassifizierung und den Diagnosezeitpunkt verändern. Das IDF ist Teil des Helmholtz Diabetes Center (HDC). http://www.helmholtz-muenchen.de/idf
Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung e.V. (DZD) ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung. Es bündelt Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention, Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten. Mitglieder des Verbunds sind das Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, das Deutsche Diabetes-Zentrum DDZ in Düsseldorf, das Deutsche Institut für Ernährungsforschung DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen des Helmholtz Zentrum München an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und das Paul-Langerhans-Institut Dresden des Helmholtz Zentrum München am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden, assoziierte Partner an den Universitäten in Heidelberg, Köln, Leipzig, Lübeck und München sowie weitere Projektpartner. http://www.dzd-ev.de/
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Fachliche Ansprechpartnerin
Dr. Carolin Daniel, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Diabetesforschung, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg - Tel. +49 89 3187 2188 - E-Mail: carolin.daniel@helmholtz-muenchen.de
Journal
Cell Metabolism