Metabolische Regulierung der Gewebeintegrität

Das Forschungsgebiet des Immunmetabolismus beschäftigt sich mit der Auswirkung der Stoffwechselprozesse innerhalb von Immunzellen auf deren Funktion. Alle Zellen sind in der Lage die zur Verfügung stehenden Energiesubstrate auf unterschiedlichen metabolischen Wegen zu verwerten. Neuartige Erkenntnisse zeigen, dass die Beschreitung bestimmter Stoffwechselwege direkt die Funktion der Immunzellen reguliert. So setzen etwa Immunzellen, die akut bei einer bakteriellen Infektion aktiviert werden um die Eindringlinge abzutöten, auf die Gärung als metabolischen Weg Zucker abzubauen. Jene Zellen, die den durch die Infektion entstandenen Gewebsschaden reparieren, bevorzugen den oxidativen Abbau von Zucker, die Atmung. Warum das so ist, ist bisher unklar. Die heutigen Erkenntnisse zum Immunmetabolismus beruhen vorwiegend auf Versuchen im Reagenzglas. Die metabolische Umgebung in der Zellkulturschale unterscheidet sich jedoch gravierend von den Bedingungen in unserem Körper und ist auch in den einzelnen Organen unterschiedlich. Die Konzentration von Glukose ist zum Beispiel in der Lunge 10x mal niedriger als im Blut, während Fettsäuren im Darm und im Fettgewebe stark vermehrt vorkommen. Nach dem Motto Man ist, was man isst wird vermutet, dass die Verfügbarkeit von Nährstoffen in den Geweben die Immunfunktionen direkt steuert. Darüber hinaus wird angenommen, dass eine Fehlfunktion in diesen Stoffwechselprozessen, die Grundlage vieler Erkrankungen darstellt. Ein pharmakologisches Eingreifen in die fehlgeleitenden Stoffwechselvorgänge der Immunzellen bietet einen neuen therapeutischen Ansatz zur Behandlung chronischer Erkrankungen. Wie diese unterschiedlichen Metabolite die Immunfunktion beeinflussen, und wie diese dann die Funktion des jeweiligen Organs sicherstellen, ist komplett ungeklärt. Diese Fragen wollen die 7 ForscherInnen aus Graz und Wien im SFB-Projekt gemeinsam beantworten. Die idealen Immunzellen, um die Rolle des Immunmetabolismus im Gewebe zu untersuchen sind Makrophagen. Makrophagen sind evolutionär gesehen die ältesten Immunzellen, welche schon in den ursprünglichsten multizellulären Organismen vorkommen. Sie spielen eine essenzielle Rolle in der Aufrechterhaltung der Gewebeintegrität durch das Phagozytieren (Fressen) von alten oder kranken Gewebszellen oder von pathogenen Mikroorganismen und Viren. Dadurch haben Makrophagen gelernt, sich an die verschiedensten aufgenommenen Stoffwechselprodukte anzupassen, deren Metabolisierung wiederum ihre Immunfunktion beeinflusst. Das multidisziplinäre Team bestehend aus WissenschafterInnen mit Expertise im Bereich des Metabolismus, der Immunologie, Biochemie, Epigenetik, Biophysik, und des Mikrobioms wird die metabolischen Funktionen von Makrophagen speziell im Darm und im Fettgewebe untersuchen. In Tiermodellen, Patienten und innovativen Organoidkulturen werden Erkrankungen des Menschen in diesen Geweben untersucht, um neue therapeutische Ansatzpunkte für entzündliche Darmerkrankungen, Krebs, Adipositas oder Diabetes zu finden.