Immuntherapielabor, Innere Medizin II
Cholesterin ist ein essenzieller Baustein des Körpers und übernimmt bedeutende Funktionen, darunter die Stabilisierung von Membranen sowie die Synthese von lebenswichtigen Hormonen und Vitaminen. Erhöhte Cholesterinwerte können jedoch zu Atherosklerose führen, was wiederum das Risiko für Myokardinfarkt und Schlaganfall erhöht. Bisher nahm man an, dass Leberspeicherzellen, auch „Parenchymzellen“ genannt, die Hauptakteure bei der Ausscheidung von „schlechtem Cholesterin“ aus dem Blut über die Galle sind.
Durch die finanzielle Unterstützung der Gesellschaft für Herz-Kreislaufforschung konnten wir herausfinden, dass Makrophagen der Leber, auch „Kupffer-Zellen“ genannt, bei einer Erhöhung der Cholesterinspiegel vermehrt gebildet werden und einen entscheidenden Beitrag zur Cholesterinausscheidung leisten.
Zusätzlich konnten wir das Protein Lipocalin 2 (Lcn2) als wichtiges Element der Atherogenese identifizieren. Lcn2 ist ein multifunktionales Protein mit Einfluss auf Entzündungsprozesse sowie auf die Reifung und Funktionalität von Kupffer-Zellen. In Versuchsreihen mit genetisch modifizierten Mäusen (ApoE-/- Lcn2-/-) konnten wir zeigen, dass Tiere ohne Lcn2 verringerte LDL-C-Werte sowie reduzierte atherosklerotische Plaquebildung aufwiesen. Zusätzlich zeigte sich eine Veränderung der Makrophagenpolarisation.
Um den immunmodulierenden Effekt von Cholesterin auf Kupffer-Zellen zu untersuchen, wurden Mäuse mit LDL („schlechtes Cholesterin“) bzw. HDL („gutes Cholesterin“) beladen und anschließend mit dem intrazellulären Erreger Salmonella typhimurium infiziert.
Die Mäuse, die mit LDL und HDL beladen waren, konnten die Infektion besser bekämpfen, was sich in einer deutlichen Verringerung der Bakterienlast in der Leber zeigte. In neuen Versuchsreihen konnten wir die Tiere während einer Infektion auch mit Cholesterin (ohne Lipoprotein) beladen. Je höher die Cholesterinkonzentration war, desto niedriger war die bakterielle Last.
Trotz bereits erhöhter Cholesterinwerte im Blut wurde durch die Cholesterintransporter in der Leber und in peripheren Zellen weiterhin aktiv Cholesterin in die Zirkulation freigesetzt, während die zelluläre Aufnahme herunterreguliert wurde. Dies deutet darauf hin, dass der Organismus trotz eines cholesterinreichen Milieus gezielt Lipidreserven mobilisiert, um immunologische Abwehrmechanismen zu unterstützen und die Pathogene aktiv zu eliminieren.
Dank der Förderung durch den Verein konnten wir Lipocalin 2 als Immunmodulator entdecken, dessen Suppression zu einer Reduktion atherosklerotischer Läsionen führt. Deshalb planen wir, mittels neutralisierender Antikörper eine Behandlung von Mäusen durchzuführen, um die Wirkung weiter zu validieren.
Im Zusammenhang von Cholesterin und Sepsis konnten wir zudem eine neue Methodik entwickeln: Mittels eines induzierbaren Promotors (dt-Tomato) leuchten die Makrophagen in der Leber rot. Diese Zellen können mittels Precision-Cut Liver Slices isoliert und außerhalb des Tieres in Spezialbehältern kultiviert werden. Unter einem Echtzeitmikroskop (Live Cell Imaging) werden die Proben über sechs Tage hinweg beobachtet.
Eine Perfusionspumpe ermöglicht es, die Organstücke gezielt mit Bakterien oder verschiedenen Cholesterinquellen zu versorgen, um das Verhalten der rot leuchtenden Kupffer-Zellen zu analysieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen beabsichtigen wir, nach Abschluss der finalen Analysen die optimale Cholesterinquelle als potenzielle therapeutische Intervention zur Sepsisbehandlung vorzuschlagen, um die immunmodulatorischen Effekte gezielt zu nutzen.
Beide Projekte befinden sich dank der Unterstützung des Vereins auf einem richtungsweisenden Weg und wir planen, sie in absehbarer Zeit zu publizieren.