Ein Forscherteam unter der Leitung von Guadalupe Sabio vom spanischen Nationalen Krebsforschungszentrum (CNIO) und Cintia Folgueira vom CNIO sowie dem spanischen Nationalen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (CNIC) hat einen neuen Mechanismus entdeckt, durch den eine Art von Körperfett, das sogenannte braune Fett, verbrannt wird, um bei Mäusen Wärme zu erzeugen.
Die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Studie hebt die zentrale Rolle eines Proteins namens MCJ in diesem Prozess hervor. Dies deutet darauf hin, dass die Regulierung seiner Funktion eine Möglichkeit zur Bekämpfung von Fettleibigkeit bieten könnte, einer Krankheit, die 650 Millionen Menschen betrifft und mit Stoffwechsel- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie Krebs in Verbindung gebracht wird.
In unserem Körper speichert das Fett Energie in Form von Kalorien. Diese Funktion wird hauptsächlich vom sogenannten weißen Fettgewebe übernommen, dem normalen Fett, das wir unter der Haut tragen. Die meisten Säugetiere, mit wenigen Ausnahmen wie Schweinen, besitzen jedoch auch eine zweite Art von Fett, das als braunes Fett bekannt ist. Dieses wird verbrannt, um uns als Reaktion auf Kälte warm zu halten.
Während weißes Fett Kalorien speichert, verbrennt braunes Fett diese. Letzteres ist bei Babys reichlich vorhanden, und es wurde lange angenommen, dass es bei Erwachsenen kaum vorhanden ist. Die Entdeckung, dass braunes Fett häufiger vorkommt als bisher gedacht, hat es in den Fokus zahlreicher Forschungen zur Bekämpfung von Fettleibigkeit gerückt.
Die charakteristische braune Farbe dieses Fettgewebes ist auf seinen Reichtum an Mitochondrien zurückzuführen. Diese Organellen sind in fast allen unseren Zellen vorhanden und für die Produktion von Stoffwechselenergie aus dem eingeatmeten Sauerstoff verantwortlich. In den Fettzellen sind es die Mitochondrien, die das Geheimnis der “Fettverbrennung” des braunen Fettes in sich tragen: Dank eines speziellen Proteins namens Thermogenin oder UCP1 können sie Fett verbrennen, um Wärme zu erzeugen, die warmblütigen Tieren hilft, der Kälte zu trotzen.
UCP1 steht derzeit im Mittelpunkt wissenschaftlicher Untersuchungen, da es möglich ist, seine Funktion zur Bekämpfung von Fettleibigkeit zu regulieren. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass dies nicht der einzige Mechanismus ist, durch den braunes Fett Wärme erzeugt. Sabio, Folgueira und ihre Kollegen haben einen neuen Prozess entdeckt, der unabhängig von UCP1 ist und von einem Protein namens MCJ gesteuert wird. Dieses wurde zuvor als Repressor der mitochondrialen Funktion in Geweben wie der Leber identifiziert. Die Entfernung von MCJ beschleunigt den Stoffwechsel.
Kürzlich hat die von Guadalupe Sabio geleitete Forschungsgruppe zur Organinteraktion bei Stoffwechselerkrankungen am CNIO zusammen mit anderen Mitarbeitern gezeigt, dass das Fehlen von MCJ vor kardialen Risiken schützt, die durch Sauerstoffmangel verursacht werden. Hinweise auf seine Rolle bei der Fettleibigkeit durch Fettgewebe ergaben sich aus der Untersuchung der MCJ-Spiegel im Unterhautfettgewebe menschlicher Proben.
Wie Sabio gegenüber SINC erklärt, “steht der Grad der MCJ-Aktivierung bei jeder Person in Zusammenhang mit ihrer metabolischen Gesundheit”. Obwohl braunes Fett nur einen kleinen Teil des Körperfetts ausmacht, enthält das subkutane Fett, das 90 % des Gesamtfetts ausmacht, auch eine dritte Art namens Beige, die sich ähnlich wie braunes Fett verhält.
Als Sabio, Folgueira und ihre Mitarbeiter MCJ bei übergewichtigen Mäusen eliminierten, stellten sie fest, dass die Tiere an Gewicht verloren und mehr Wärme erzeugten. Dies bestätigt frühere Beobachtungen, dass die Aktivierung von braunem Fett vor Fettleibigkeit und Stoffwechselerkrankungen schützt. Durch die einfache Transplantation von Fett ohne MCJ in adipöse Mäuse erreichten sie eine Gewichtsreduktion. “Die Mitochondrien fraßen Fett und Glukose und verbrannten alles, was zu ihnen kam”, fasst Sabio zusammen. Zudem fanden die Forscher heraus, dass die Mitochondrien ihre Form in eine abgerundete Struktur veränderten, wie es typisch ist, wenn braunes Fett auf Kälte reagiert. Durch die Eliminierung von MCJ “denken die Mitochondrien, dass sie kalt sind, obwohl sie es in Wirklichkeit nicht sind”.
Damit stellt MCJ ein neues und vielversprechendes therapeutisches Ziel im Kampf gegen Fettleibigkeit dar, die von der Weltgesundheitsorganisation als ernsthaftes globales Gesundheitsproblem eingestuft wurde und pandemische Ausmaße erreicht. Auf dem Weg vom Tierversuch zur klinischen Therapie gibt es jedoch zwei große Herausforderungen: Erstens, ob die Ergebnisse auf den Menschen übertragbar sind. Sabio ist optimistisch: “Veränderungen des MCJ im Zusammenhang mit Fettleibigkeit deuten darauf hin, dass die Funktionsweise beim Menschen ähnlich sein könnte.”
Die zweite große Herausforderung besteht darin, einen Weg zu finden, die Funktion von MCJ zu neutralisieren, ohne schädliche Nebenwirkungen zu verursachen. Da dieses Protein in anderen Geweben vorhanden ist, können Veränderungen eines Stoffwechselregulators oft auch andere Funktionen beeinträchtigen. Sabio weist jedoch darauf hin, dass das bisherige Wissen über MCJ darauf hindeutet, dass seine Eliminierung zumindest für Leber und Herz vorteilhaft sein könnte.
In der Studie verwendeten die Forscher eine Art harmloses und modifiziertes Virus namens Adeno-assoziiertes Virus, das in Gentherapien eingesetzt wird, um MCJ zu eliminieren. Sabio glaubt jedoch, dass die Verwendung von Nanopartikeln, die speziell auf Fettgewebe abzielen, der am besten geeignete Weg sein könnte, um MCJ im menschlichen Fett zum Schweigen zu bringen. “Dies würde die Wirkung dort konzentrieren, wo sie benötigt wird, und ihre Effektivität maximieren.” In jedem Fall, so der Forscher, “ist die Entdeckung neuer Mechanismen der Wärmeproduktion in braunem Fett eines der interessantesten Ziele bei der Erforschung von Fettleibigkeit”.
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motortion | Dreamstime.com
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