Autoimmunität und Krebs: Ernährung als Schlüssel
Autoimmunität und Krebs: Ernährung als Schlüssel
(LW) - Ein Forschungsteam der Abteilung für Infektion und Immunität des Luxembourg Institute of Health (LIH) unter der Leitung von Professor Dirk Brenner hat einen Mechanismus aufgedeckt, der die Funktion der regulatorischen T-Zellen (weiße Blutkörperchen, die als Bremse auf das Immunsystem wirken) steuert und das Gleichgewicht zwischen Autoimmunität und krebshemmender Aktivität bestimmt.
Die Wissenschaftler zeigten in einem präklinischen Krankheitsmodell, dass die Kenntnis des Stoffwechselmechanismus einer Krankheit eine Entwicklung einer darauf abgestimmten Ernährung ermöglicht, die zu einer Reduktion der Krankheit führen kann.
Personalisierte Behandlungen
Die Ergebnisse, die jüngst in der Zeitschrift "Cell Metabolism" veröffentlicht wurden, haben wichtige Auswirkungen auf die Entwicklung personalisierter Behandlungsmöglichkeiten von Autoimmunerkrankungen und Krebs. "Unser Immunsystem wird für eine gesunde Körperfunktion benötigt und schützt uns vor allen Arten von Infektionen. Besonders wichtig sind in dieser Hinsicht T-Zellen und zwar speziell die regulatorischen T-Zellen. Obwohl diese nur einen kleinen Bruchteil aller T-Zellen ausmachen, tragen sie entscheidend dazu bei, unser Immunsystem in Schach zu halten", erklärt Dirk Brenner.
"Funktionieren regulatorische T-Zellen nicht, gerät das Immunsystem außer Kontrolle und wendet sich gegen den eigenen Körper. Dies kann zu schädlichen Autoimmunerkrankungen wie Multipler Sklerose, Typ-I-Diabetes oder Arthritis führen. Ein hochreaktives Immunsystem kann andererseits Krebszellen sehr effizient abtöten. Dies hat zur Entwicklung von Checkpoint-Inhibitoren geführt, spezifischen Medikamenten, die einen Angriff des Immunsystems auf die Krebszellen auslösen und 2018 zur Verleihung des Medizinnobelpreises führten." Die luxemburgischen Wissenschaftler setzten aus diesem Blickwinkel an und deckten einen neuartigen Mechanismus auf, mit dem sich das Gleichgewicht zwischen einer extremen oder gedämpften Immunreaktion durch eine Veränderung des Stoffwechsels der regulatorischen T-Zellen kontrollieren lässt.
Zunächst konzentrierten sich die Forscher auf die Frage, wie regulatorische T-Zellen mit Stress umgehen. Zellulärer Stress kann von den Zellen selbst ausgehen, zum Beispiel wenn sie aktiviert werden und sich teilen, aber auch von ihrer Umgebung, insbesondere von Tumorzellen.
Wichtige Funktion der T-Zellen
Freie Radikale sind die molekularen Vermittler von zellulärem Stress. Sie schädigen die Zellen und müssen daher inaktiviert werden. "Freie Sauerstoffradikale werden durch Antioxidantien neutralisiert, und das wichtigste Antioxidans in T-Zellen ist ein Molekül, das als Glutathion bekannt ist. Wir waren überrascht als wir feststellten, dass regulatorische T-Zellen etwa dreimal so viel Glutathion wie andere T-Zellen aufweisen. Dies wies auf eine wichtige Funktion hin", sagt Doktorand Henry Kurniawan, der Erstautor der Studie.
Die Wissenschaftler entfernten ein Gen namens Glutamat-Cystein-Ligase, das für die Glutathionproduktion von Bedeutung ist, in einer kleinen Population regulatorischer T-Zellen in Mäusen. Das Team von Professor Brenner entdeckte, dass sich freie Radikale in diesen genetisch veränderten regulatorischen T-Zellen ansammelten und dass diese Zellen ihre Fähigkeit verloren hatten, als Bremse für das Immunsystem zu wirken. Das Fehlen dieser Eigenschaft führte zu einer massiven Immunaktivierung und einer tödlichen Autoimmunerkrankung.
Zudem fand das Team heraus, dass das Fehlen von Glutathion in den regulatorischen T-Zellen den Serin-Stoffwechsel massiv erhöhte. Serin ist eine der 22 Aminosäuren, aus denen die Bausteine der Proteine bestehen, die wiederum für die Struktur und Funktion der Zellen wichtig sind.
Ohne Serin und Glycin
Auf der Grundlage ihrer Erkenntnisse entwarfen die Wissenschaftler einen Ernährungsplan, mit dem Ziel, diese krankheitsverursachenden Stoffwechselverschiebungen zu korrigieren. In diesem fehlten sowohl die Aminosäuren Serin als auch das eng verwandte Glycin. "Wichtig ist, dass unsere Studie zeigt, dass das Fehlen von nur zwei von 22 Aminosäuren eine komplexe Autoimmunkrankheit heilen kann. Die Aufklärung der genauen metabolischen und molekularen Grundlagen einer Krankheit bietet somit die Möglichkeit, diese Stoffwechselanomalien durch eine spezielle Ernährung zu korrigieren, die genau auf den beschriebenen Krankheitsmechanismus abgestimmt ist", erklärt Dirk Brenner.
"Die Beziehung zwischen Glutathion, freien Radikalen und Serin kann als Schalter benutzt werden, um die Aktivierung von Immunzellen zu modulieren. Eine höhere Aktivität der Immunzellen ist für Krebspatienten von Vorteil", sagt Brenner weiter. So deckte das Team auf, dass geringere Glutathionwerte in regulatorischen T-Zellen und die daraus resultierende erhöhte Aktivierung der Immunzellen zu einer signifikanten Tumorabstoßung führten, was neue therapeutische Wege für die Krebsbehandlung eröffnen könnte.
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