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Effekte von Fehlernährung auf Epithel-Mikroben Interaktionen im Darmtrakt von Fliegen und Mäusen
Der Erhalt einer vorteilhaften Darmflorazusammensetzung erfordert ein homöostatisches Gleichgewicht zwischen der Mikrobengemeinschaft und dem Darmepithel, welches als Verbindungsfläche mit dem Wirt fungiert. Stressfaktoren, die Mangelernährung, Hunger oder Kalorienbeschränkungen hervorrufen, stehen unter Verdacht dieses Gleichgewicht zu stören. Folglich entstehen Veränderungen in der Zusammensetzung der Darmflora, sowie in der regenerativen Kapazität und der immunologischen Homöostase der Darmschleimhaut. Während Unterernährung ein wesentliches Problem in Entwicklungsländern ist, wird vermutet, dass Kalorienbeschränkungen positive Effekte auf verschiedenen Gesundheitsparametern, einschließlich der Lebensdauer, hat.
Wir wollen die Mechanismen, die dem komplexen dreiteiligen Wechselspiel aus Mikroben, Darmepithel und der Umgebung (Nahrungsstressfaktoren) zugrunde liegen aufklären. Genauer gesagt wollen wir herausfinden wie Mangelernährung und Kalorienbeschränkungen sich auf die entsprechenden Wirt-Phänotypen auswirken und wie die Mikrobiota und das Darmepithel darauf reagieren. Im Fokus unserer Arbeit stehen außerdem die Einflüsse auf das Stammzellverhalten, das angeborene Immunrepertoire, die Transkriptionsprogramme und auf die abstammungsabhängigen Entscheidungen im Epithel.
Um diese Ziele zu erreichen, werden wir Mäuse und Drosophila als vielseitig einsetzbare experimentelle Modell-Metaorganismen benutzen, wobei wir von ihren übergreifenden und komplementären inhärenten Stärken profitieren. Wir kombinieren die Manipulation der Mikrobiota mit gleichzeitiger Analyse der Darm-Epithelreaktion, die durch das wechselseitige experimentelle Design ergänzt wird. Diese Studien werden unter verschiedenen Ernährungsregimen (wie Mangelernährung und Kalorienbeschränkung) durchgeführt, um zu klären wie sie das wechselseitige Zusammenspiel von Mikrobiota und Darmepithel beeinflussen. Die Manipulation der Mikrobiota umfasst Fäkaltransfer-Experimente und die Verwendung von gnotobiotischen Tieren, während die Manipulation des Darmepithels auf das System der Immunhomöostase und der Stammzellaktivität fokussiert wird. Für den letzteren Aspekt wird die Manipulation von NF-κB, FoxO und Upd3 (IL6-Äquivalent) vermittelte Signalisierungssystemen für das vorgeschlagene Forschungsprogramm von zentraler Bedeutung sein.
Wissenschaftler
Prof. Dr. Philip Rosenstiel
Alumni
Publikationen
2020
FeaturedFAMIN Is a Multifunctional Purine Enzyme Enabling the Purine Nucleotide Cycle.
Cader MZ, de Almeida Rodrigues RP, West JA, Sewell GW, Md-Ibrahim MN, Reikine S, Sirago G, Unger LW, Iglesias-Romero AB, Ramshorn K, Haag LM, Saveljeva S, Ebel JF, Rosenstiel P, Kaneider NC, Lee JC, Lawley TD, Bradley A, Dougan G, Modis Y, Griffin JL, Kaser A (2020) Cell. 180(2):278-295.e23. doi:10.1016/j.cell.2019.12.017
FeaturedAdrenergic Signaling in Muscularis Macrophages Limits Infection-Induced Neuronal Loss.
Matheis F, Muller PA, Graves CL, Gabanyi I, Kerner ZJ, Costa-Borges D, Ahrends T, Rosenstiel P, Mucida D (2020) Cell. 180(1):64-78.e16. doi:10.1016/j.cell.2019.12.002
Autophagy of Intestinal Epithelial Cells Inhibits Colorectal Carcinogenesis Induced by Colibactin-producing Escherichia coli in Apc(Min/+) Mice.
Lucas C, Salesse L, Thi Hoang MH, Bonnet M, Sauvanet P, Larabi A, Godfraind C, Gagnière J, Pezet D, Rosenstiel P, Barnich N, Bonnet R, Dalmasso G, Nguyen HTT (2020) Gastroenterology. pii: S0016-5085(20)30006-8. doi:10.1053/j.gastro.2019.12.026
2019
FeaturedAdvancing our functional understanding of host–microbiota interactions: a need for new types of studies
He J, Lange J, Marinos G, Bathia J, Harris D, Soluch R, Vaibhvi V, Deines P, Hassani MA, Wagner K-S, Zapien‐Campos R, Jaspers C, Sommer F (2019) BioEssays, 1900211 (1-5). doi: 10.1002/bies.201900211
FeaturedDietary tryptophan links encephalogenicity of autoreactive T cells with gut microbial ecology
Sonner JK*, Keil M*, Falk-Paulsen M*, Mishra N, Rehman A, Kramer M, Deumelandt K, Röwe J, Sanghvi K, Wolf L, von Landenberg A, Wolff H, Bharti R, Oezen I, Lanz TV, Wanke F, Tang Y, Brandao I, Mohapatra SR, Epping L, Grill A, Röth R, Niesler B, Meuth SG, Opitz CA, Okun JG, Reinhardt C, Kurschus FC, Wick W, Bode HB, Rosenstiel P*, Platten M* (2019) Nat Commun. 10(1):4877. doi: 10.1038/s41467-019-12776-4. *shared first or last authorship
The microbiota promotes arterial thrombosis in low-density lipoprotein receptor-deficient mice
Kiouptsi K#, Jäckel S#, Pontarollo G#, Grill A, Kuijpers MJE, Wilms E, Weber C, Sommer F, Nagy M, Neideck C, Jansen Y, Ascher S, Formes H, Karwot C, Bayer F, Kollar B, Subramaniam S, Molitor M, Wenzel P, Rosenstiel P, Todorov H, Gerber S, Walter U, Jurk K, Heemskerk JWM, van der Vorst EPC#, Döring Y#, Reinhardt C (2019) mBio. 10(5). doi: 10.1128/mBio.02298-19. # Contributed equally
FeaturedPrdx4 limits caspase-1 activation and restricts inflammasome-mediated signaling by extracellular vesicles
Lipinski S, Pfeuffer S, Arnold P, Treitz C, Aden K, Ebsen H, Falk-Paulsen M, Gisch N, Fazio A, Kuiper J, Luzius A, Billmann-Born S, Schreiber S, Nuñez G, Beer HD, Strowig T, Lamkanfi M, Tholey A, Rosenstiel P (2019) EMBO J. 38(20) doi: 10.15252/embj.2018101266.
FeaturedA phage protein aids bacterial symbionts in eukaryote immune evasion
Jahn MT, Arkhipova K, Markert SM, Stigloher C, Lachnit T, Pita L, Kupczok A, Ribes M, Stengel ST, Rosenstiel P, Dutilh BE, Hentschel U (2019) Cell Host & Microbe, doi: 10.1016/j.chom.2019.08.019
FeaturedComparative analysis of amplicon and metagenomic sequencing methods reveals key features in the evolution of animal metaorganisms
Rausch P, Rühlemann M, Hermes BM, Doms S, Dagan T, Dierking K, Domin H, Fraune S, von Frieling J, Hentschel U, Heinsen F-A, Höppner M, Jahn MT, Jaspers C, Kissoyan KAB, Langfeldt D, Rehman A, Reusch TBH, Roeder T, Schmitz RA, Schulenburg H, Soluch R, Sommer F, Stukenbrock E, Weiland-Bräuer N, Rosenstiel P, Franke A, Bosch T, Baines JF (2019) Microbiome, doi: 10.1186/s40168-019-0743-1
FeaturedTemperature and insulin signaling regulate body size in Hydra by the Wnt and TGF-beta pathways
Mortzfeld BM*, Taubenheim J*, Klimovich AV, Fraune S, Rosenstiel P, Bosch TCG (2019) Nature Communications 10, 3257. doi: 10.1038/s41467-019-11136-6
A high-fat diet induces a microbiota-dependent increase in stem cell activity in the Drosophila intestine
Drosophila melanogaster in nutrition research—the importance of standardizing experimental diets
Lüersen K, Roeder T, Rimbach G (2019) Genes Nutr. 14: 3. doi: 10.1186/s12263-019-0627-9
FeaturedEpithelial endoplasmic reticulum stress orchestrates a protective IgA response
Joep Grootjans*, Niklas Krupka*, Shuhei Hosomi*, Juan D. Matute, Thomas Hanley, Svetlana Saveljeva, Thomas Gensollen, Jarom Heijmans, Hai Li, Julien P. Limenitakis, Stephanie C. Ganal-Vonarburg, Shengbao Suo, Adrienne M. Luoma, Yosuke Shimodaira, Jinzhi Duan, David Q. Shih, Margaret E. Conner, Jonathan N. Glickman, Gwenny M. Fuhler, Noah W. Palm, Marcel R. de Zoete, C. Janneke van der Woude, Guo-Cheng Yuan, Kai W. Wucherpfennig, Stephan R. Targan, Philip Rosenstiel, Richard A. Flavell, Kathy D. McCoy, Andrew J. Macpherson, Arthur Kaser und Richard S. Blumberg (2019) Science. DOI: 10.1126/science.aat7186
2018
Functions of the Microbiota for the Physiology of Animal Metaorganisms
Esser D, · Lange J, · Marinos G, · Sieber M, Best L, Prasse D, Bathia J, Rühlemann MC, Boersch K, Jaspers C, Sommer F (2018) J Innate Immun DOI: 10.1159/000495115
FeaturedATG16L1 orchestrates interleukin-22 signaling in the intestinal epithelium via cGAS-STING.
Aden K, Tran F, Ito G, Sheibani-Tezerji R, Lipinski S, Kuiper JW, Tschurtschenthaler M, Saveljeva S, Bhattacharyya J, Häsler R, Bartsch K, Luzius A, Jentzsch M, Falk-Paulsen M, Stengel ST, Welz L, Schwarzer R, Rabe B, Barchet W, Krautwald S, Hartmann G, Pasparakis M, Blumberg RS, Schreiber S, Kaser A, Rosenstiel P (2018); Gastroenterology. pii: jem.20171029. doi: 10.1084/jem.20171029
Exposure to the gut microbiota drives distinct methylome and transcriptome changes in intestinal epithelial cells during postnatal development
Impaired Wnt signaling in dopamine containing neurons is associated with pathogenesis in a rotenone triggered Drosophila Parkinson’s disease model.
Stephano F, Nolte S, Hoffmann J, El-Kholy S, von Frieling J, Bruchhaus I, Fink C, Roeder T (2018); Sci Rep. 8(1):2372. doi: 10.1038/s41598-018-20836-w
A Drosophila model of cigarette smoke induced COPD identifies Nrf2 signaling as an expedient target for intervention.
Prange R, Thiedmann M, Bhandari A, Mishra N, Sinha A, Häsler R, Rosenstiel P, Uliczka K, Wagner C, Yildirim AÖ, Fink C, Roeder T (2018); Aging (Albany NY). 10(8):2122-2135. doi: 10.18632/aging.101536
Grow With the Challenge – Microbial Effects on Epithelial Proliferation, Carcinogenesis, and Cancer Therapy
Von Frieling J, Fink C, Hamm J, Klischies K, Forster M, Thomas C. G. Bosch TCG, Roeder T, P Rosenstiel P, Sommer F (2018); Front. Microbiol. doi: 10.3389/fmicb.2018.02020
FeaturedNeonatal selection by Toll-like receptor 5 influences long-term gut microbiota composition.
Fulde M, Sommer F, Chassaing B, van Vorst K, Dupont A, Hensel M, Basic M, Klopfleisch R, Rosenstiel P, Bleich A, Bäckhed F, Gewirtz AT, Hornef MW (2018); Nature 560(7719):489-493. doi: 10.1038/s41586-018-0507-2
Exposure to the gut microbiota drives distinct methylome and transcriptome changes in intestinal epithelial cells during postnatal development.
Pan WH, Sommer F, Falk-Paulsen M, Ulas T, Best P, Fazio A, Kachroo P, Luzius A, Jentzsch M, Rehman A, Müller F, Lengauer T, Walter J, Künzel S, Baines JF, Schreiber S, Franke A, Schultze JL, Bäckhed F, Rosenstiel P (2018); Genome Med. 10(1):27. doi: 10.1186/s13073-018-0534-5
The antibiotic resistome and microbiota landscape of refugees from Syria, Iraq and Afghanistan in Germany.
Häsler R, Kautz C, Rehman A, Podschun R, Gassling V, Brzoska P, Sherlock J, Gräsner J T, Hoppenstedt G, Schubert S, Ferlinz A, Lieb W, Laudes M, Heinsen F A, Scholz J, Harmsen D, Franke A, Eisend S, Kunze T, Fickenscher H, Ott S, Rosenstiel P, Schreiber S (2018); Microbiome., 6(1):37. doi: 10.1186/s40168-018-0414-7
Nutritional regimens with periodically recurring phases of dietary restriction extend lifespan in Drosophila.
Romey-Glüsing R, Li Y, Hoffmann J, von Frieling J, Knop M, Pfefferkorn R, Bruchhaus I, Fink C, Roeder T (2018); FASEB J., 5:fj201700934R. doi: 10.1096/fj.201700934R
2017
Drosophila Fecal Sampling.
Christine Fink, Jakob von Frieling, Mirjam Knop, Thomas Roeder (2017); Bio-protocols, 7(18):e2547. doi: 10.21769/BioProtoc.2547
The Role of Monoaminergic Neurotransmission for Metabolic Control in the Fruit Fly Drosophila Melanogaster.
Li Y, Tiedemann L, von Frieling J, Nolte S, El-Kholy S, Stephano F, Gelhaus C, Bruchhaus I, Fink C, Roeder T (2017); Front. Syst. Neurosci., 11:60. doi: 10.3389/fnsys.2017.00060
FeaturedThe resilience of the intestinal microbiota influences health and disease.
Sommer F, Anderson J M, Bharti R, Raes J, Rosenstiel P (2017); Nat Rev Microbiol., doi: 10.1038/nrmicro.2017.58
FeaturedEfficacy of Sterile Fecal Filtrate Transfer for Treating Patients With Clostridium difficile Infection. Gastroenterology.
Ott S J, Waetzig G H, Rehman A, Moltzau-Anderson J, Bharti R, Grasis J A, Cassidy L, Tholey A, Fickenscher H, Seegert D, Rosenstiel P, Schreiber S (2017); Gastroenterology, 152(4):799-811.e7. doi: 10.1053/j.gastro.2016.11.010
2016
Octopamine controls starvation resistance, life span and metabolic traits in Drosophila.
Li Y, Hoffmann J, Li Y, Stephano F, Bruchhaus I, Fink C, Roeder T (2016); Sci Rep., 6:35359. doi: 10.1038/srep35359
FeaturedEnterococcus hirae and Barnesiella intestinihominis Facilitate Cyclophosphamide-Induced Therapeutic Immunomodulatory Effects.
Daillère R, Vétizou M, Waldschmitt N, Yamazaki T, Isnard C, Poirier-Colame V, Duong C P, Flament C, Lepage P, Roberti M P, Routy B, Jacquelot N, Apetoh L, Becharef S, Rusakiewicz S, Langella P, Sokol H, Kroemer G, Enot D10, Roux A, Eggermont A, Tartour E, Johannes L, Woerther P L, Chachaty E, Soria J C, Golden E, Formenti S, Plebanski M, Madondo M, Rosenstiel P, Raoult D, Cattoir V, Boneca I G, Chamaillard M, Zitvogel L (2016); Immunity., 45(4):931-943. doi: 10.1016/j.immuni.2016.09.009
FeaturedGenome-wide association analysis identifies variation in vitamin D receptor and other host factors influencing the gut microbiota.
Wang J, Thingholm L B, Skiecevičienė J, Rausch P, Kummen M, Hov J R, Degenhardt F, Heinsen F A, Rühlemann M C, Szymczak S, Holm K, Esko T, Sun J, Pricop-Jeckstadt M, Al-Dury S, Bohov P, Bethune J, Sommer F, Ellinghaus D, Berge R K, Hübenthal M, Koch M, Schwarz K, Rimbach G, Hübbe P, Pan W H, Sheibani-Tezerji R, Häsler R, Rosenstiel P, D’Amato M, Cloppenborg-Schmidt K, Künzel S, Laudes M, Marschall H U, Lieb W, Nöthlings U, Karlsen T H, Baines J F, Franke A (2016); Nat Genet., 48(11):1396-1406. doi: 10.1038/ng.3695
Epithelial IL-23R Signaling Licenses Protective IL-22 Responses in Intestinal Inflammation.
Aden K, Rehman A, Falk-Paulsen M, Secher T, Kuiper J, Tran F, Pfeuffer S, Sheibani-Tezerji R, Breuer A, Luzius A, Jentzsch M, Häsler R, Billmann-Born S, Will O, Lipinski S, Bharti R, Adolph T, Iovanna J L, Kempster S L, Blumberg R S, Schreiber S, Becher B, Chamaillard M, Kaser A, Rosenstiel P (2016); Cell Rep., 16(8):2208-18. doi: 10.1016/j.celrep.2016.07.054
Intestinal FoxO signaling is required to survive oral infection in Drosophila.
Fink C, Hoffmann J, Knop M, Li Y, Isermann K, Roeder T (2016); Mucosal Immunol., 9:927-936. doi: 10.1038/mi.2015.112
The native microbiome of the nematode Caenorhabditis elegans: Gateway to a new host-microbiome model.
Dirksen P, Marsh SA, Braker I, Heitland N, Wagner S, Nakad R, Mader S, Petersen C, Kowallik V, Rosenstiel P C, Felix M A, Schulenburg H (2016); BMC Biology, 14:38. doi:10.1186/s12915-016-0258-1