Researcher of the Month - Oktober 2022

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, Juli 2015

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Frau Dr.in Elisa Einwallner aus Anlass der im Juli 2014 im Journal „Cell“ (IF 31.96) erschienenen Arbeit: „Heme Oxygenase-1 Drives Metaflammation and Insulin Resistance in Mouse and Man" (1). Diese Arbeit entstand im Rahmen des PhD Studiums von Drⁱⁿ Elisa Einwallner und Dr. Alexander Jais an der Medizinischen Universität Wien in der Arbeitsgruppe von Harald Esterbauer am Klinischen Institut für Labormedizin, Klinische Abteilung für Medizinisch-chemische Labordiagnostik (Leitung: Univ.-Prof. Dr. Oswald Wagner).

Das Projekt wurde unter anderem vom Medizinisch-Wissenschaftlichen Fonds des Bürgermeisters der Bundeshauptstadt Wien, dem Förderungspreis der Österreichischen Gesellschaft für Laboratoriumsmedizin und Klinische Chemie sowie der Österreichischen Diabetesgesellschaft gefördert.

Nicht alle adipösen Patienten sind krank - HO-1 als Schalter für Diabetes
Im Juni 2013 hat die amerikanische Medizin-Gesellschaft (AMA, American Medical Association) beschlossen, Übergewicht als Krankheit einzustufen.  Etwa jede/r Fünfte in Österreich gilt als schwer übergewichtig (adipös), Tendenz steigend. Mehr als drei Viertel der Betroffenen leiden unter schweren Folgeerkrankungen wie zum Beispiel Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Krebs. Umgekehrt gibt es jedoch auch „stoffwechsel-gesunde“ Dicke – je nach Alter und Selektionskriterien sind es bis zu 25% aller stark Übergewichtigen. Warum manche Adipöse nicht an einer Fettleber oder Typ 2 Diabetes erkranken, ist bisher jedoch noch weitestgehend unerforscht geblieben.

Unsere Gruppe konnte nun mit dem Enzym Hämoxygenase-1 (HO-1) einen wichtigen kausalen Mechanismus für die Entwicklung von Adipositas-induzierten Stoffwechselschäden identifizieren. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Wolfgang Patsch (PMU Salzburg) fanden wir in Fett- und Leberbiopsien von kranken Dicken deutlich erhöhte HO-1 Spiegel. Erhöhte HO-1 Werte waren hochsignifikante Prädiktoren für eine Insulinresistenz, und zwar unabhängig von bekannten Risikofaktoren wie Alter, Geschlecht, Bauchumfang oder der Menge an viszeralem Bauchfett. In weiterführenden Mausstudien haben wir das Enzym HO-1 spezifisch in Makrophagen, Leber-, Fett-, Muskel- und beta-Zellen ausgeschaltet. In Übereinstimmung mit unseren humanen Daten zeigte der Verlust von HO-1 in Makrophagen und Leberzellen ausgeprägte positive Effekte. Unter anderem wurde die Entwicklung einer nicht-alkoholischen, Diät-induzierten Fettleber verzögert bzw. komplett verhindert, auch die Leberschädigungen gingen deutlich zurück. Systemisch zeigten diese Mäuse eine verbesserte Insulinsensitivität und deutlich reduzierte Entzündungszeichen. In der Folge konnten wir zeigen, dass HO-1 als starke „Bremse“ die mitochondriale Funktion negativ beeinflusst: Während das Ausschalten von HO-1 zu besser arbeitenden Mitochondrien führt, blockiert eine bei kranken Adipösen anzutreffende chronische, aber auch eine experimentell hervorgerufene akute HO-1 Vermehrung zahlreiche Schlüsselfunktionen in den Mitochondrien. In weiteren Untersuchungen gelang es schließlich zu zeigen, dass die verbesserte mitochondriale Atmung retrograd auch kausal die Funktion des Insulin-Rezeptors positiv beeinflusst. Darüber hinaus beobachteten wir nach HO-1 Verlust auch eine robuste Aktivierung zahlreicher Schlüsselproteine der Sauerstoffentgiftung. Mit dieser Studie ist es unserer Arbeitsgruppe also gelungen, einen hoch konservierten, kausalen Treiber der Adipositas-assoziierten Folgeerkrankungen zu identifizieren.

Die vorliegenden Forschungsergebnisse könnten maßgeblich dazu beitragen, ungesunde Adipositas in einem frühen Stadium zu erkennen und zu behandeln. Darüber hinaus gehend vermuten wir, dass unsere Entdeckung auch ein gesünderes Altern ermöglichen könnte: eine mitochondriale Fehlfunktion und HO-1 Vermehrung wird nämlich nicht nur bei kranken adipösen Personen und Typ 2 Diabetes gefunden, sondern auch bei neurogenerativen Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer, Multipler Sklerose, aber auch Krebs.

Wissenschaftliches Umfeld
Frau Drⁱⁿ Elisa Einwallner befindet sich seit 2009 in Ausbildung zur Labormedizinerin am Klinischen Institut für Labormedizin. In der Arbeitsgruppe von Harald Esterbauer beschäftigte sie sich im Rahmen des PhD Studiums mit der metabolischen Funktion der Hämoxygenase-1 (HO-1). Während eines Forschungsaufenthaltes am Max Plank Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg konnte sie ihre metabolische Kenntnisse vertiefen. 

Persönliches
Schon während des Medizinstudiums begann Dr.in Elisa Einwallner an der Universitätsklinik für Augenheilkunde und Optometrie wissenschaftlich zu arbeiten. Im Rahmen Ihrer Dissertation an der Klinik für Anästhesie, Allgemeine Intensivmedizin und Schmerztherapie beschäftigte sie sich mit der sonographischen Darstellung des kindlichen Paravertebralraumes. Zu Beginn Ihrer Facharztausbildung am Klinischen Institut für Labormedizin beschäftigte sie sich mit hämatologischen Fragestellungen (Leitung von Prof. Dr. Ilse Schwarzinger). In der Arbeitsgruppe von Harald Esterbauer begann sie schließlich, die Rolle von HO-1 im Stoffwechsel von Maus und Mensch zu entschlüsseln. Zu diesem Zweck absolvierte Dr.in Elisa Einwallner mit Unterstützung eines Marietta Blau Stipendium auch einen halbjährigen Studienaufenthalt im Labor von Andrew Pospisilik am Max Planck Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg.

Dr.in Einwallner wurde mit mehreren Preisen ausgezeichnet. Unter anderem mit dem Preis der sanofi-aventis Stiftung, dem YSA Publikationspreis, sowie dem Förderungspreis der Österreichischen Gesellschaft für Laboratoriumsmedizin und Klinische Chemie (ÖGLMKC).

Ausgewählte Literatur

1. Jais A*, Einwallner E*, Sharif O, Gossens K, Lu TT, Soyal SM, Medgyesi D, Neureiter D, Paier-Pourani J, Dalgaard K, Duvigneau JC, Lindroos-Christensen J, Zapf TC, Amann S, Saluzzo S, Jantscher F, Stiedl P, Todoric J, Martins R, Oberkofler H, Müller S, Hauser-Kronberger C, Kenner L, Casanova E, Sutterlüty-Fall H, Bilban M, Miller K, Kozlov AV, Krempler F, Knapp S, Lumeng CN, Patsch W, Wagner O, Pospisilik JA, Esterbauer H. (2014) Heme oxygenase-1 drives metaflammation and insulin resistance in mouse and man. Cell 158, 25-40.
2. *Co-Erstautoren

Kontakt
Drⁱⁿ Elisa Einwallner, PhD
Medizinische Universität Wien
Klinisches Institut für Labormedizin
Klinische Abteilung für Medizinisch-chemische Labordiagnostik 
Währinger Gürtel 18-20
1090 Wien 

T: +43 (0)1 40400-73765
E-Mail: elisa.einwallner@meduniwien.ac.at