Detailansicht
Fruktose und SP1 als Modulatoren der TLR2-Expression in menschlichen Immunzellen
Amelie Sarah Kristin Geyer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ernährungswissenschaften
Betreuer*in
Ina Bergheim
DOI
10.25365/thesis.80113
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25108.39010.117979-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In den letzten Jahren hat das wissenschaftliche Interesse an der Verbindung zwischen Ernährung und Immunfunktion deutlich zugenommen. Insbesondere der übermäßige Konsum von Fruktose wird mit der Entstehung metabolischer Erkrankungen in Verbindung gebracht. Diese sind häufig durch einen chronisch niedriggradigen Entzündungszustand und erhöhter Infektanfälligkeit gekennzeichnet. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Fruktose Entzündungsprozesse nicht nur indirekt über metabolische Dysfunktionen fördern kann, sondern auch direkt in immunologische Signalwege eingreift. Dabei rückte insbesondere der Toll-like-Rezeptor 2 (TLR2) in den Fokus, der die Immunantwort auf grampositive bakterielle Toxine vermittelt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, den Einfluss von Fruktose auf die TLR2-vermittelte Immunantwort in humanen Monozyten zu charakterisieren und die Rolle von SP1 als potenziellen Regulator näher zu untersuchen. Die experimentellen Arbeiten basierten auf zwei Ansätzen. Zum einen wurden Daten aus einer Humanstudie der eigenen Arbeitsgruppe ausgewertet, in der die Plasmafruktosekonzentration nach einmaliger Aufnahme von 40g Fruktose sowie die GLUT5-mRNA-Expression in PBMCs nach dreitägiger fruktosereicher Ernährung (25 E% der Gesamtkalorien) bestimmt wurden. Zum anderen wurden Buffy-Coats gesunder Spender verwendet, um Monozyten und Lymphozyten zu isolieren und in vitro zu untersuchen. Monozyten und Lymphozyten wurden mit Fruktose (50 μM) behandelt und für 12 Stunden inkubiert. Dabei zeigte sich, dass die Expression von GLUT5-mRNA in Monozyten, nicht jedoch in Lymphozyten nachweisbar war und in Monozyten nach Fruktoseinkubation signifikant erhöht vorlag. In weiteren Versuchen an Monozyten wurden diese zum einen für 12 Stunden mit Fruktose (50 μM) gefolgt von einer 2-Stündigen Stimulation mit Lipoteichonsäure (10 μg/mL) und zum anderen für 12 Stunden mit Fruktose (50 μM) ± Mithramycin A (0,1 – 100 nM) behandelt. Fruktose verstärkte die durch LTA ausgelöste Immunantwort, was sich in einer gesteigerten Expression der proinflammatorischen Zytokine IL-1β, IL-6 und TNF-α auf mRNA-, nicht jedoch auf Proteinebene zeigte. Schließlich konnte gezeigt werden, dass Fruktose die Expression von SP1 erhöht und dass die Inhibition von SP1 durch Mithramycin A die fruktoseinduzierte TLR2-Expression normalisiert. Zusammenfassend liefern die Ergebnisse dieser Arbeit deutliche Hinweise darauf, dass Fruktose immunmodulierende Effekte auf Monozyten entfalten kann. Diese Effekte äußern sich in einer verstärkten Expression des Fruktosetransporters GLUT5, einer SP1-abhängigen Hochregulation von TLR2 sowie einer gesteigerten Produktion proinflammatorischer Zytokine. Darüber hinaus sensibilisiert Fruktose die Zellen gegenüber bakteriellen Stimuli wie LTA und verstärkt so die Immunantwort. Die molekularen Mechanismen, über die Fruktose oder ihre Metabolite die Aktivität von SP1 beeinflussen, sind bislang unklar und bedürfen weiterer Forschung.
Abstract
(Englisch)
In recent years, scientific interest in the relationship between nutrition and immune function has grown significantly. Specifically, excessive fructose consumption has been linked to the development of metabolic diseases. These conditions are often characterised by a state of chronic low-grade inflammation and increased susceptibility to infection. Previous studies have shown that fructose can promote inflammatory processes not only indirectly via metabolic dysfunction, but also directly by interfering with immunological signalling pathways. The focus has been in particular on Toll-like receptor 2 (TLR2), which mediates the immune response to Gram-positive bacterial toxins. The aim of the present study was therefore to characterise the effect of fructose on the TLR2-mediated immune response in human monocytes and to investigate the role of SP1 as a potential regulator in more detail. The experimental work was based on two approaches. Firstly, data from a human study conducted by our own research group was analysed, in which plasma fructose concentrations were determined after a single intake of 40 g fructose, as well as GLUT5 mRNA expressions in PBMCs after three days of a fructose-rich diet (25 E% of total calories). Secondly, buffy coats from healthy donors were used to isolate monocytes and lymphocytes for in vitro experiments. Monocytes and lymphocytes were treated with fructose (50 μM) and incubated for 12 hours. The results showed that GLUT5 mRNA was detectable in monocytes but not in lymphocytes and was significantly increased in monocytes after fructose incubation. In further experiments, monocytes were (1) treated for 12 hours with fructose (50 μM) followed by a 2 hour long stimulation with lipoteichoic acid (10 μg/mL) and (2) treated for 12 hours with fructose (50 μM) ± mithramycin A (0.1 – 100 nM). Fructose enhanced the LTA-induced immune response, which was reflected in increased expression of the proinflammatory cytokines IL-1β, IL-6 and TNF-α at the mRNA level, but not at the protein level. Finally, it was shown that fructose increases the expression of SP1 and that inhibition of SP1 by mithramycin A normalises fructose-induced TLR2 expression. In summary, the results of this study provide clear evidence that fructose can exert immunomodulatory effects on monocytes. These effects manifest themselves in increased expression of the fructose transporter GLUT5, SP1-dependent upregulation of TLR2, and increased production of proinflammatory cytokines. In addition, fructose sensitises cells to bacterial stimuli such as LTA, thereby enhancing the immune response. The molecular mechanisms by which fructose or its metabolites influence SP1 activity remain unclear and require further research.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Fruktose LTA SP1 Monozyten TLR2
Schlagwörter
(Englisch)
Fructose LTA SP1 Monocytes TLR2
Autor*innen
Amelie Sarah Kristin Geyer
Haupttitel (Deutsch)
Fruktose und SP1 als Modulatoren der TLR2-Expression in menschlichen Immunzellen
Paralleltitel (Englisch)
Fructose and SP1 as modulators of TLR2 expression in human immune cells
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
IX, 57 Seiten : Illustrationen
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Ina Bergheim
AC Nummer
AC17754606
Utheses ID
78915
Studienkennzahl
UA | 066 | 838 | |