Menschliche Immunreaktionen auf Umweltveränderungen - Eine Ernährungsinterventionsstudie (ImmoDiet)

• Antragsteller: Lorenzo Bonaguro, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513977171

Mit der vorgeschlagenen Studie "Human immune responses to environmental changes - A dietary intervention study (ImmoDiet)" wollen wir die Wissenslücke bezüglich der Auswirkungen einer Ernährungsintervention auf zirkulierende Immunzellen beim Menschen schließen, wobei der Schwerpunkt auf Personen liegt, bei denen ein Risiko für die Entwicklung von NCDs im Zusammenhang mit Übergewicht, Fettleibigkeit und/oder metabolischem Syndrom besteht. Wichtige Forschungsarbeiten an Mausmodellen haben klare Hinweise auf eine starke Abhängigkeit zwischen Ernährung und Zusammensetzung/Fitness des Immunsystems ergeben. Ich stele daher die Hypothese auf, dass eine Ernährungsumstellung, insbesondere von westlicher zu vegetarischer oder nordischer Ernährung, über einen bestimmten Zeitraum hinweg zu einem geringeren Entzündungstonus oder einer geringeren chronischen Entzündung führen wird, die durch scRNAseq in zirkulierenden Immunzellen bestimmt werden kann. In dieser Hinsicht sind hochgradig kontrollierte longitudinale Ernährungsinterventionsstudien ein idealer Rahmen, um die durch Ernährungsumstellungen induzierten Effekte auf das menschliche Immunsystem zu untersuchen. Hier beabsichtige ich, die Transkriptionsveränderungen auf Einzelzellebene im peripheren Blut sowohl unter homöostatischen Bedingungen als auch nach einer ex vivo LPS-Challenge als Surrogat für die Aktivierung von Immunzellen zu untersuchen. Um die Hypothese anzugehen, habe ich zusammen mit Kollegen aus der Abteilung für Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften bereits eine Kohortenstudie mit männlichen Personen durchgeführt, die übergewichtig waren und mehrere Risikofaktoren für kardiovaskuläre und neurodegenerative Erkrankungen aufwiesen, und schlage hier vor, scRNAseq-Daten zu erzeugen und zu analysieren. Ich gehe davon aus, dass die hochdimensionalen, hochauflösenden Daten, die aus der scRNAseq abgeleitet werden, ein noch nie dagewesenes Bild über die Veränderungen im Immunsystem aufgrund von Ernährungsumstellungen liefern werden. Trotz der hohen Dimensionalität der Daten wird es aufgrund der Komplexität der Zusammensetzung der einzelnen Nahrungsmittel schwierig sein, eine direkte Beziehung zwischen einzelnen Komponenten und den Auswirkungen auf das Immunsystem herzustellen. Daher werde ich die aus der scRNAseq-Analyse gewonnenen Informationen durch Invitro-Experimente ergänzen, bei denen die wahrscheinlichsten Nahrungsbestandteile an PBMCs getestet werden, die von denselben Teilnehmern der Ernährungsinterventionsstudie stammen, um spezifische Bestandteile mit dem beobachteten Phänotyp in Verbindung zu bringen. Ich bin zuversichtlich, dass diese tiefgreifende Analyse neue Wege für maßgeschneiderte Interventionen bei Personen eröffnen wird, die ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung von NCDs aufgrund chronischer, niedriggradiger entzündlicher Immunreaktionen haben, die durch die derzeitigen Ernährungsgewohnheiten in unserer Gesellschaft ausgelöst werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen