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AG Buttgereit

Wie passen sich Immunzellen an Sauerstoff- und Nährstoffmangel im entzündeten Gewebe an?

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Glukokortikoide & Bioenergetik

Bei akuten und chronischen Entzündungen kann es zu einem ausgeprägten Mangel an Sauerstoff und Nährstoffen im Entzündungsgebiet kommen. Wie schafft es das Immunsystem, trotzdem aktiv zu bleiben?
Bei akuten Entzündungsprozessen wie in der initialen Phase – dem Frakturhämatom – bei der Knochenheilung aber auch in chronischen Entzündungen, etwa bei rheumatoider Arthritis, brauchen die Zellen zuweilen mehr Nährstoffe und Sauerstoff als der Körper bereitstellt. Dadurch kann es am Ort der Entzündung zu einer Hypoxie kommen – einem ausgeprägten Mangel an diesen lebenswichtigen Stoffen.
Um dann trotzdem weiter funktionieren zu können, verfügen Immunzellen und einige andere Zellarten, die sich im Entzündungsgebiet oder in einem Hämatom anreichern, über eine Reihe von Anpassungsmechanismen. Auf diese Weise gelingt ihnen ein Ausgleich ihrer bioenergetischen Bilanz, die bei allen zellulären Systemen über Fortbestand, Entwicklung und Funktionstüchtigkeit entscheidet.
Unsere Arbeitsgruppe untersucht solche Mechanismen, denn sie spielen unbestritten eine zentrale Rolle nicht nur bei akuten und chronischen Entzündungen, sondern auch bei der Regeneration von Geweben. Diese Anpassungsmechanismen bietet darüber hinaus Ansatzpunkte für medikamentöse Therapien, etwa aus den Wirkstoffklassen der Glukokortikoide und DMARDs.
Die Anpassungsmechanismen von Immunzellen an eine veränderte Mikroumgebung bei Entzündungsreaktionen unterscheiden sich von Spezies zu Spezies. Insbesondere die Krankheitsprozesse bei entzündlichen Gelenkerkrankungen des Menschen, aber auch bei Knochenbrüchen von Tieren sind noch nicht hinreichend modellierbar. Somit ist es kaum möglich, unsere Labordaten auf den Menschen zu übertragen.
Um bei der Analyse der komplexen Mechanismen entzündlicher Gelenkerkrankungen voranzukommen, entwickeln wir derzeit neue Testmethoden. Damit sollen künftig Versuche an dreidimensionalen Zellkulturmodellen in der Petrischale möglich sein. Wir hoffen, damit eine methodische Lücke in der Forschung zu Muskel-Skelett-Erkrankungen schließen und Belastung und Verwendung von Versuchstieren reduzieren zu können.

Gruppenleiter
    Prof. Dr. med. Frank Buttgereit

Prof. Dr. med. Frank Buttgereit

Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Rheumatologie und Klinische Immunologie an der Charité – Universitätsmedizin Berlin
Charitéplatz 1
10117 Berlin

Tel. +49 (0)30 450 513 125
Fax +49 (0)30 450 513 917
frank.buttgereit@charite.de
Charité Homepage

Stichworte
Autoimmunerkrankungen
Immunmetabolismus
Glucocorticoide
Zirkadianer
Rhythmus Knochenheilung

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Gruppenleiter:
Prof. Dr. med. Frank Buttgereit

Wissenschaftler:
Dr. rer. nat. Timo Gaber (Laborleitung)
Dr. rer. nat. Cindy Strehl (Laborleitung)
Dr. rer. nat. Dimas Abdirama
Dr. med. Sandra Hermann
Dr. vet. med. Annemarie Lang
Dr. med. Robert Biesen

Ph.D. Studenten:
Moritz Pfeiffenberger, M.Sc.
Alexandra Damerau, M.Sc.
Siska Wilantri, M.Sc.

MD Studenten:
Lisa Ehlers
Pierre-Louis Krauß
Franziska Heinsohn
Edgar Wiebe
Antonia Brinkman
Marie-Christin Weber
Kim Zeiner

Bachelor/Diploma/Master Studenten:
Justyna Pienczykowski

TA’s:
Manuela Jakstadt
Gabriele May

Studenten:
Pelle Löwe
Aditi Kuppe

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Medizinische Klinik mit Schwerpunkt Rheumatologie und Klinische Immunologie an der Charité – Universitätsmedizin Berlin
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Gaber T, Strehl C, Buttgereit F. Metabolic regulation of inflammation. Nat Rev Rheumatol. 2017 May;13(5):267-279. doi: 10.1038/nrrheum.2017.37. Epub 2017 Mar 23. Review. PubMed PMID: 28331208.

Hahne M, Schumann P, Mursell M, Strehl C, Hoff P, Buttgereit F, Gaber T. Unraveling the role of hypoxia-inducible factor (HIF)-1α and HIF-2α in the adaption process of human microvascular endothelial cells (HMEC-1) to hypoxia: Redundant HIF-dependent regulation of macrophage migration inhibitory factor. Microvasc Res. 2018 Mar; 116:34-44. doi: 10.1016/j.mvr.2017.09.004. Epub 2017 Oct 6. PubMed PMID: 28993199.

Hoff P, Gaber T, Strehl C, Jakstadt M, Hoff H, Schmidt-Bleek K, Lang A, Röhner E, Huscher D, Matziolis G, Burmester GR, Schmidmaier G, Perka C, Duda GN, Buttgereit F. A Pronounced Inflammatory Activity Characterizes the Early Fracture Healing Phase in Immunologically Restricted Patients. Int J Mol Sci. 2017 Mar 8;18(3). pii: E583. doi: 10.3390/ijms18030583. PubMed PMID: 28282868; PubMed Central PMCID: PMC5372599.

Lang A, Volkamer A, Behm L, Röblitz S, Ehrig R, Schneider M, Geris L, Wichard J, Buttgereit F. In silico methods – Computational alternatives to animal testing. ALTEX. 2018;35(1):124-126. doi: 10.14573/altex.1712031. PubMed PMID: 29374440.

Cutolo M, Hopp M, Liebscher S, Dasgupta B, Buttgereit F. Modified-release prednisone for polymyalgia rheumatica: a multicentre, randomised, active-controlled, double-blind, parallel-group study. RMD Open. 2017 Mar 17;3(1): e000426. doi: 10.1136/rmdopen-2016-000426. eCollection 2017. PubMed PMID: 28405475; PubMed Central PMCID: PMC5372105.

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Gerd-Rüdiger Burmester, Thomas Häupl, Alexander Scheffold, Jacqueline Detert, Eugen Feist, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Department of Rheumatology and Clinical Immunology, Berlin, Germany

Georg N. Duda, Katharina Schmidt-Bleek, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin Brandenburg Center for Regenerative Therapies/ Julius-Wolff Institut, Berlin, Germany

Carsten Perka, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Center for Musculoskeletal Surgery, Berlin, Germany

Yvonne Dörffel, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Department of Gastroenterology and Hepatology, Berlin, Germany

Nicole Pischon, Katharina Gurzawska, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde, Abteilung für Parodontologie und Synoptische Zahnmedizin, Berlin, Germany

Andreas Radbruch, Max Löhning, Deutsches Rheuma-Forschungszentrum, Cell Biology, Berlin, Germany

Roland Lauster, TU-Berlin, Medical Biotechnology, Berlin, Germany

Markus Seibel, Hong Zhou, University of Sydney, ANZAC Institute, Sydney, Australia

Dr. Stefan Krauss, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, and Merck Research Laboratories, Boston, USA

Jon Yewdell, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, Cellular Biology Section, Bethesda, USA

Dr. Christian Abraham, Andreas Brandt, medac GmbH, Wedel, Deutschland

Douglas J. Veale, University College Dublin, The Conway Institute for Biomedical and Biomolecular Research, Dublin, Ireland

Prof. Susanna Röblitz und Dr. Rainald Ehrig, Konrad-Zuse-Zentrum Berlin

Dr. Dirk Barnwitz und Dr. Igor Ponomarev, fzmb GmbH Bad Langensalza

Dr. Paulin Jirkof, Institut für Experimentelle Chirurgie, UniversitätsSpital Zürich, Universität Zürich

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