DZPG-CIRC: Immunmechanismen in der psychischen Gesundheit

Projektpartner
Christian Geis (J), Ildiko Dunay (MD), Johann Steiner (MD)
Junge DZPG: Dr. rer. med. Patrick Müller (Kardiologie, DZNE Magdeburg), Dr. med. Alexander Refisch (Psychiatrie Jena), Dr. med. Ha-Yeun Chung (Neurologie Jena)
Zentrales Projekt: JE4: Immunmechanismen;
Verbundenes Projekt: JE1: Kreislaufmechanismen, JE5 physisch-mentale Wechselwirkung kardiometabolische Dimension
Assoziierte Partner: Axel Brakhage (J) Mikrobiomanalyse;
Kollaboration innerhalb des CIRC: siehe PIs oben; weitere mögliche interne Kollaborationen: Mathias Pletz/Sebastian Weis (J) Patientenkohorten und metabolische Käfige (Mausmodelle), S. Remy (MD) Schaltkreisanalyse; V. Leßmann (MD) synaptische Plastizität, R. Stumm (J) transgene Tiermodelle zur Kartierung des Immunzellschicksals; A. Haghikia (MD)
Mögliche Zusammenarbeit innerhalb der DZPG: J. Priller (München) Beteiligung der Mikroglia an der Pathologie von Krankheiten
PPI-Verband: Patienten, Familienangehörige und der Trialogische Beirat werden in die Datenerfassung, Interpretation und Entwicklung von Ideen für Interventionsstrategien einbezogen
Projektzusammenfassung:
Das Projekt zielt darauf ab, aufzuklären, wie entzündungsauslösende Immunmechanismen die psychische Gesundheit beeinflussen. Auf der Grundlage von Vorarbeiten und aktuellen Erkenntnissen werden wir uns auf kognitive Funktionsstörungen und Depressionen konzentrieren, für die ein direkter Zusammenhang mit der systemischen und ZNS-Immunaktivierung hergestellt wurde. Zu diesem Zweck schlagen wir vor, (i) neuropsychiatrische Symptome zu charakterisieren und eine Immunphänotypisierung bei Patienten mit systemischer Entzündung und bei Patienten mit atypischer Depression durchzuführen, die bekanntermaßen mit einer geringgradigen Entzündung einhergeht, und (ii) die mechanistischen Vorgänge der immunvermittelten Hirnfunktionsstörung zu entschlüsseln, die zu neuropsychiatrischen Erkrankungen führen.
WP1 C. Geis wird die Mechanismen erforschen, wie eine schwere systemische Entzündung die neuronale Funktion beeinträchtigt und eine Pathologie der Gehirnschaltkreise hervorruft. Hier werden wir ein gut etabliertes polymikrobielles Infektionsmausmodell in transgenen Mauslinien anwenden, um die Aktivierung angeborener Immunzellen und deren Schicksal an den Grenzbereichen des ZNS zu untersuchen. Die daraus resultierende Dysfunktion neuronaler Schaltkreise wird durch standardisierte Verhaltensphänotypisierung (Kognition, Angst und depressives Verhalten) in Verbindung mit Patch-Clamp-Elektrophysiologie und Analyse sowie computergestützter Modellierung von Oszillationen und Plastizität des hippocampalen Netzwerks bestimmt. Die folgenden Projekte werden sich mit Interventionsstrategien befassen, bei denen Immunzellen ausgeschaltet oder durch genetische und pharmakologische Ansätze verändert werden.
WP2 IR. Dunay wird im Längsschnitt 1) das Zytokinprofil und lösliche neurodegenerative Marker bei Patienten mit typischer/atypischer Depression untersuchen 2) die Daten mit Mikroglia und aus der Blut-Hirn-Schranke stammenden extrazellulären Vesikeln (EV) aus dem Plasma als neuartige Biomarker für die Schwere und den Verlauf der Krankheit korrelieren 3) die peripheren mononukleären Blutzellen (PBMC-Oberflächenrezeptoren) funktionell charakterisieren, intrazelluläre zellsubtypspezifische Zytokinproduktion, phagozytische Kapazität sowie metabolisches Profil), um ein tieferes Verständnis der immunologischen Prozesse zu erlangen, die der Depression und der Wirksamkeit der Behandlung zugrunde liegen. Darüber hinaus werden im Mausmodell von Christian Geis die synaptischen Veränderungen durch die neu etablierte Methode aufgeklärt: Flow Synaptometry. V. Leßmann (Physiologie, Magdeburg) wird diese Immuntests unterstützen und das Thema der Neuroregeneration z.B. durch begleitende BDNF-Analysen untersuchen.
WP3 J. Steiner wird 1.) die klinische Rekrutierung von Patienten mit typischer/atypischer Depression fortsetzen, einschließlich klinischer Bewertung und Blutentnahme (etabliertes Biobanking seit 2007); 2.) die Blutproben mittels Durchflusszytometrie (Link zu I. Dunay) immunocharakterisieren und Neutrophilen-Funktionstests bei Patienten und angepassten Kontrollen durchführen. Außerdem wird er testen, ob Störungen der Darmbarriere (Surrogatmarker: Zonula occludens-1, Occludin & Claudin-5, Intestinal-fatty acid binding protein / I-FABP, Mucin 2 / MUC2) oder der Blut-CSF-Schranke (Albumin-CSF-Serum-Verhältnis) mit den identifizierten immunometabolischen und Mikrobiom-Anomalien bei atypischer Depression in Verbindung stehen (Link zu A. Brakhage & A. Haghikia).
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt am 27.03.2026

DZPG-CIRC: Immune mechanisms in mental health

Project partners
Christian Geis (J), Ildiko Dunay (MD), Johann Steiner (MD)
Young DZPG: Dr. rer. med. Patrick Müller (Kardiologie, DZNE Magdeburg), Dr. med. Alexander Refisch (Psychiatrie Jena), Dr. med. Ha-Yeun Chung (Neurologie Jena)
Central project: JE4: immune mechanisms;
Related project: JE1: circuit mechanisms, JE5 physico-mental Interplay cardiometabolic dimension
Associated partner: Axel Brakhage (J) microbiome analysis;
Collaboration within CIRC: see PIs above; further possible internal collaborations: Mathias Pletz/Sebastian Weis (J) patient cohorts and metabolic cages (mouse models), S. Remy (MD) circuit analysis; V. Leßmann (MD) synaptic plasticity, R. Stumm (J) transgenic animal models for immune cell fate mapping; A. Haghikia (MD)
Possible collaboration within DZPG: J. Priller (Munich) microglia involvement in disease pathology
PPI association: Patients, family members and the Trialogical Advisory Board will be included in data acquisition, interpretation and development of ideas for intervention strategies
Project summary:
The project aims at elucidating how inflammation-triggered immune mechanisms influence mental health. Based on preliminary work and current knowledge we will focus on cognitive dysfunction and depression for which a direct link to systemic and CNS immune activation has been established. To this end, we propose to (i) characterize neuropsychiatric symptoms and perform immunophenotyping in patients with systemic inflammation and in patients with atypical depression which is known to be associated with low-grade inflammation and to (ii) unravel mechanistic events of immune-mediated brain dysfunction leading to neuropsychiatric disease.
WP1 C. Geis will explore mechanistic events how severe systemic inflammation affects neuronal function and induces brain circuit pathology. Here, we will apply a well established polymicrobial infection mouse model in transgenic mouse lines to investigate innate immune cell activation and fate mapping at CNS border areas. Resulting neuronal circuit dysfunction will be determined by standardized behavioral phenotyping (cognition, anxiety, and depressive behavior) together with patch-clamp electrophysiology and analysis and computational modeling of hippocampal network oscillations and plasticity. Following projects will address interventional strategies using immune cell depletion or modification using genetic and pharmacological approaches.
WP2 IR. Dunay will investigate longitudinally 1) cytokine profile and soluble neurodegenerative markers in patients with typical / atypical depression 2) correlate the data with microglia and blood-brain-barrier-derived extracellular vesicles (EV) from plasma as novel biomarker for disease severity and progression 3) functional characterize the peripheral blood mononuclear cells (PBMC surface receptors, intracellular cell-subtype-specific cytokine production, phagocytic capacity as well as metabolic profile) to gain a deeper understanding of the immunological processes underlying depression and treatment effectiveness. In addition, in the murine model from Christian Geis, the synaptic changes will be elucidated by the newly established method: Flow Synaptometry. V. Leßmann (Physiology, Magdeburg) will support these immune tests and investigate the topic of neuroregeneration e.g. by concomitant BDNF analyses.
WP3 J. Steiner will 1.) continue to recruit clinically patients with typical / atypical depression, including clinical ratings and blood sampling (established biobanking since 2007); 2.) immunocharacterize the blood samples via Flow cytometry (link to I. Dunay) and perform neutrophil function tests in patients and matched controls. Moreover, he will test if disturbances of the intestinal barrier (surrogate markers: Zonula occludens-1, Occludin & Claudin-5, Intestinal-fatty acid binding protein / I-FABP, Mucin 2 / MUC2) or blood-CSF-barrier (albumin CSF-serum-ratio) are associated with the identified immunometabolic and microbiome abnormalities in atypical depression (link to A. Brakhage & A. Haghikia).