Charakterisierung der Struktur und der Funktion der Monozytennische im Knochenmark während des Fastens

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Anja Erika Hauser; Professor Dr. Stefan Jordan
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften ; Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573470857

Eine wachsende Zahl von Studien belegt die gesundheitsfördernden Effekte des Fastens. Ein vertieftes Verständnis der zugrunde liegenden zellulären und molekularen Mechanismen könnte wesentlich zur Entwicklung neuer Therapieansätze zur Prävention und Behandlung chronisch-entzündlicher Erkrankungen beitragen. Unsere sowie andere Arbeitsgruppen konnten zeigen, dass entzündungsfördernde Monozyten während des Fastens aus dem Blut entfernt und im Knochenmark akkumuliert werden. Zudem weisen Monozyten, die während des Fastens aus dem Knochenmark isoliert wurden, eine abgeschwächte entzündungsfördernde Funktion auf. Die Rolle der Knochenmarknische bei der Modulation von Monozytenhomöostase und -funktion während des Fastens ist bislang jedoch unzureichend verstanden. Ziel dieses Projekts ist es daher, (1) die Struktur und Funktion der Monozytennische im Knochenmark während des Fastens umfassend zu charakterisieren. Hierzu werden wir modernste bildgebende Verfahren einsetzen, um die molekulare und zelluläre Mikroumgebung zu analysieren, in der sich aus dem Blut rekrutierte Monozyten während des Fastens befinden. Mikroanatomische Strukturen werden mittels Multiplex-Immunfluoreszenz-Histologie und räumlicher Transkriptionsanalyse dargestellt, um die zelluläre Zusammensetzung der Monozytennische aufzuklären. Zudem werden wir den Eintritt der Monozyten in diese Nischen durch Intravitalmikroskopie verfolgen und mithilfe der Lichtscheibenfluoreszenzmikroskopie deren dreidimensionale Verteilung im Knochenmark kartieren. Um zu untersuchen, wie die Nische funktionelle Veränderungen in der Genexpression von Monozyten während des Fastens induziert, führen wir Einzelzell-Transkriptomanalysen durch und analysieren die funktionelle Heterogenität von Endothelzellen und Perizyten/mesenchymalen Stammzellen. Darüber hinaus verschaffen uns NAD(P)H-FLIM-Analysen und räumliche Metabolomik Einblicke in die metabolische Mikroumgebung des Knochenmarks während des Fastens. Desweiteren (2) untersuchen wir die funktionelle Relevanz dieser Mechanismen für die durch Fasten induzierte Besserung entzündlicher Erkrankungen. Dazu werden wir genetische Modelle einsetzen, um gezielt Nischenfaktoren und -funktionen wie die Leptinrezeptor- oder CCL2-Expression auszuschalten, sowie die durch Fasten ausgelöste Rückführung von Monozyten ins Knochenmark in einem präklinischen Modell der Multiplen Sklerose zu verhindern. Der Krankheitsverlauf wird dabei auf molekularer, zellulärer und klinischer Ebene evaluiert. Zusammenfassend zielt unser Kooperationsprojekt darauf ab, die Zusammensetzung und Funktion der Monozytennische im Knochenmark während des Fastens umfassend zu untersuchen. Langfristig könnten unsere Ergebnisse zur Entwicklung innovativer Therapien zur Vorbeugung und Behandlung entzündlicher Erkrankungen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen