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Weizensensitivität: Einfluss von Weizensorten und Anbaubedingungen auf die angeborene Immunität
Projekt
Förderkennzeichen: DFG
Laufzeit: 01.03.2016
- 28.02.2019
Fördersumme: 680.000 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Die Nicht Zöliakie Weizensensitivität (NCWS) ist eine immunologische Reaktion auf den Verzehr von Weizen, nach Ausschluss einer Zöliakie oder Weizenallergie. An NCWS leiden zwischen 2% und 10% der weizenkonsumierenden Personen. Sie wird durch eine Reaktion des angeborenen Immunsystems auf Weizenproteine ausgelöst. Wir konnten die Familie der Amylase Trypsin Inhibitoren (ATIs) als Auslöser der angeborenen Immunreaktion gegen Weizen identifizieren. Weizen-ATIs aktivieren den Toll-like Rezeptor 4 (TLR4),MD2,CD14 Komplex, und führen so zu der Freisetzung entzündlicher Zytokine in dendritischen Zellen>Makrophagen>Monozyten und zu Reifung dendritischer Zellen. Nur ATIs aus glutenhaltigen Getreiden (Weizen, Roggen, Gerste) besitzen eine relevante TLR4 stimulierende Aktivität. Mit der (weizenhaltigen) Nahrung aufgenommene ATIs können dosisabhängig Autoimmunerkrankungen und Allergien in experimentellen Modellen verstärken. Deshalb ist die Bestimmung des ATI Gehalts, der ATI-Bioaktivität, und der ATI Genregulation in modernen und alternativen Weizenvarianten von besonderer Bedeutung. Bisher wurde nur eine Weizenvariante ausgiebig mittels Transkriptom- und Proteomanalyse untersucht. Hier repräsentierten ATIs 2 bis 4%, Glutenproteine >80% des Gesamtproteins. Ferner wurden 19 ATI-kodierende Genloci identifiziert. Die Expression der Weizengene und Weizenproteine hängt besonders von der Sorte und den Anbaubedingungen ab. Deshalb sind Untersuchungen mit einer großen Zahl von Weizenvarianten unter verschiedenen Anbaubedingungen nötig, um die Regulation der ATI Expression besser zu verstehen und den Anbau gesünderer Weizensorten zu ermöglichen. Dies sollte wesentlich dazu beitragen, die erhöhte Morbidität durch NCWS und die Verschlechterung chronisch entzündlicher Erkrankungen durch Weizenkonsum zu reduzieren. Unser Antrag vereint die Expertise der Biomedizin, der Forschung zu Weizenzüchtung und Weizenanbau, der Genetik und der Proteomik, um die Regulation der Weizen ATIs, sowie ihre in vitro und in vivo Effekte auf die angeborenen und adaptive Immunität zu untersuchen. 160 Weizenvarianten, von modernen Elitesorten bis zu wichtigen alten Sorten, werden an 3 verschiedenen Orten in Deutschland angebaut. Die Ernteproben werden auf die Qualitätskriterien der Weizenzüchter, auf ATI Expression und Regulation mittels fortgeschrittener proteomischer und genetischer Analysen, und mit zellbasierten Tests auf die TLR4 Aktivierung untersucht. Ausgewählte Proben werden für Fütterungsversuche in vivo eingesetzt, um Matrixeffekte auf die intestinale und generalisierte angeborene und adaptive Immunaktivierung durch ATIs zu analysieren. In Kombination mit einer breiten statistischen Analyse können wir so ein breites Spektrum an Weizenvarianten unter verschiedenen Anbaubedingungen charakterisieren, um für eine geringe ATI Expression und Bioaktivität zu selektieren. Dies sollte zum Anbau nur gering immunogener und damit gesünderer Weizenvarianten führen.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Pflanzenzüchtung
- Pflanzenernährung
- Ernährungsphysiologie
