Stoffwechselerkrankungen: Wie Immunzellen Gewebefunktionen regulieren

Eine neue Entdeckung unter der Leitung von Helmholtz Munich Forschenden aus der Forschungsgruppe Type 1 Diabetes Immunology hat aufgedeckt, wie regulatorische T-Zellen des Immunsystems (sogenannte Tregs) mit Stoffwechselgeweben zusammenspielen und diese kontrollieren. Die neuen Erkenntnisse, die in der Fachzeitschrift Cell Metabolism veröffentlicht wurden, geben entscheidende Einblicke in die Vorbeugung und Regulierung von Stoffwechselkrankheiten wie Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes.

Metabolic disorders are increasingly threatening global health, demanding urgent exploration of innovative strategies for prevention and treatment. Recently, the intricate interplay between immune cells and metabolic tissues (e.g., adipose tissue or skeletal muscle), has caught attention. Particularly noteworthy are regulatory T cells (Tregs), a type of immune cell that not only governs immune functions but also influences the maintenance, integrity, and regeneration of tissues. In this regard, the non-canonical roles of Tregs and their impact on tissue homeostasis and function underscore the potential for niche-specific targeting of these cells in addressing metabolic diseases.

Researchers from the Type 1 Diabetes Immunology Research Unit have now compiled the latest insights into niche-specific control of tissue function by Tregs, as published in Cell Metabolism in a special issue on the prevention of metabolic disease. In this review perspective, Carolin Daniel’s group delves into the challenges and prospects of Treg-mediated control of metabolic tissues, emphasizing the functional specialization of tissue-resident Tregs. Recent studies highlight the crucial role of tissue residing Tregs, particularly in metabolic tissues like adipose tissue, in preserving proper metabolic function and regulating systemic metabolism. Obese adipose tissue is characterized by a loss of Tregs that drives metabolic impairments and insulin resistance. Significantly, Treg expansion has proven to be effective in preventing and even reversing insulin resistance in obesity.

Moreover, in the context of skeletal muscles, Daniel’s group as part of the TRR355 (transregional collaborative research center 355 – Heterogeneity and Functional Specialisation of Regulatory T Cells in Distinct Microenvironments) and of the German Center for Diabetes Research (DZD) at Helmholtz Munich together with DZD researchers of the German Institute of Human Nutrition in Potsdam-Rehbrücke (DIfE) has recently shown that exercise promotes a stable induction of highly functional muscle-residing Tregs, shedding light on the molecular interface connecting Treg-based regulation with muscle function and regeneration).

In summary, Tregs in metabolic tissues display distinct characteristics compared to their counterparts in lymphoid organs, playing a critical role in maintaining metabolic balance, preventing inflammation, and controlling tissue function and regeneration in metabolic diseases. Further research efforts have the goal to provide a deeper understanding of Treg cell heterogeneity and their tissue specific functions. These insights into niche-specific Tregs will allow to explore their potential for developing precision immune therapies that target not only (auto)immune reactions and chronic inflammation but also foster tissue regeneration and repair in metabolic diseases.

Stoffwechselstörungen bedrohen zunehmend die globale Gesundheit und erfordern eine dringende Erforschung innovativer Strategien zur Vorbeugung und Behandlung. In letzter Zeit hat die komplexe Wechselwirkung zwischen Immunzellen und Stoffwechselgeweben (z. B. Fettgewebe oder Skelettmuskulatur) Aufmerksamkeit erregt. Besonders bemerkenswert sind regulatorische T-Zellen (Tregs), eine Art von Immunzellen, die nicht nur immunologische Funktionen steuern, sondern auch die Erhaltung, Integrität und Regeneration von Geweben beeinflussen. In diesem Zusammenhang unterstreichen die nicht-kanonischen Funktionen von Tregs und ihr Einfluss auf die Gewebehomöostase und -funktion das Potenzial einer gezielten Ansprache dieser Zellen zur Bewältigung von Stoffwechselerkrankungen. Forschende der Forschungseinheit Type 1 Diabetes Immunology haben die neuesten Erkenntnisse zur nischen-spezifischen Kontrolle der Gewebefunktion durch Tregs zusammengestellt. Diese wurden nun in Cell Metabolism in einer Sonderausgabe zur Prävention von Stoffwechselerkrankungen veröffentlicht. In dieser Überblicksperspektive vertieft sich die Arbeitsgruppe von Carolin Daniel in die Herausforderungen und Perspektiven der Treg-vermittelten Kontrolle von Stoffwechselelementen und betont die funktionale Spezialisierung von lokalen Tregs. Neueste Studien unterstreichen die entscheidende Rolle von lokalen Tregs, insbesondere in Stoffwechselelementen wie Fettgewebe, bei der Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen Stoffwechselfunktion und der Regulation des systemischen Stoffwechsels. Das adipöse Fettgewebe zeichnet sich durch einen Verlust von Tregs aus, der Stoffwechselstörungen und Insulinresistenz fördert. In bedeutsamer Weise wurde gezeigt, dass die Expansion von Tregs wirksam ist, um Insulinresistenz in der Fettleibigkeit zu verhindern und sogar umzukehren.

Darüber hinaus hat die Gruppe von Daniel im Rahmen des TRR355 (Transregionaler Sonderforschungsbereich 355 – Heterogenität und funktionale Spezialisierung regulatorischer T-Zellen in unterschiedlichen Mikroumgebungen) und des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) bei Helmholtz Munich zusammen mit DZD-Forschenden des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung in Potsdam-Rehbrücke (DIfE) kürzlich gezeigt, dass Bewegung eine stabile Induktion von hochfunktionalen, in der Muskulatur ansässigen Tregs fördert und somit die molekulare Schnittstelle zwischen Treg-basierter Regulation und Muskelfunktion und -regeneration beleuchtet.

Zusammenfassend weisen Tregs in metabolischen Geweben im Vergleich zu ihren Pendants in lymphoiden Organen unterschiedliche Eigenschaften auf und spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Stoffwechselgleichgewichts, der Verhinderung von Entzündungen und der Kontrolle von Gewebefunktion und -regeneration bei Stoffwechselerkrankungen. Weitere Forschungsanstrengungen haben das Ziel, ein tieferes Verständnis der Heterogenität von Treg-Zellen und ihren gewebespezifischen Funktionen zu liefern. Diese Erkenntnisse zur nischen-spezifischen Treg-Regulation ermöglichen die Erkundung ihres Potenzials zur Entwicklung präziser Immuntherapien, die nicht nur (auto-)immunologische Reaktionen und chronische Entzündungen ansprechen, sondern auch die Geweberegeneration und -reparatur bei Stoffwechselerkrankungen fördern.

Publikation:

Becker, M.*, Dirschl, S.M.*, Scherm, M., Serr, I., Daniel, C. Niche-specific control of tissue function by regulatory T cells – current challenges and perspectives for targeting metabolic disease. Cell Metabolism (2024), https://doi.org/10.1016/j.cmet.2023.12.019

Link zu weiterer Publikation:

Becker et al., Regulatory T cells require IL6 receptor alpha signaling to control skeletal muscle function and regeneration. Cell Metabolism (2023). https://doi.org/10.1016/j.cmet.2023.08.010

Weitere Informationen rund um Diabetes mellitus finden Sie auf diabinfo.de – dem nationalen Diabetesinformationsportal. diabinfo.de ist ein gemeinsames Angebot von Helmholtz Munich, dem Deutschen Diabetes-Zentrum (DDZ) und dem Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD).

In den Bereichen Diabetes vorbeugen, Leben mit Diabetes und Informationen für Fachkreise finden Sie aktuelle, neutrale und wissenschaftlich geprüfte Informationen zu allen Formen des Diabetes mellitus sowie zur Vorbeugung von Diabetes.

*Funding information: Related research is funded by the German Center for Diabetes Research (DZD) and by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, project numbers 490846870-TRR355/1 TPA02 and TPB02).