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Lässt sich „ungesundes“ Fettgewebe transformieren?

Fett ist nicht gleich Fett: Es gibt weißes, braunes und beiges Fettgewebe. Während weiße Fettzellen als Energiespeicher dienen, wird in braunem und beigem Fettgewebe überschüssige Energie verbrannt. Nimmt das weiße Fettgewebe bei Erwachsenen mit Adipositas deutlich zu, können Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes oder das metabolische Syndrom entstehen.

Anders sieht es bei Kindern aus: Dort ist die Entwicklung des weißen Fettgewebes Voraussetzung für einen gesunden Stoffwechsel. Doch wie unterscheidet sich expansives jugendliches Fettgewebe vom erwachsenen weißen Fettgewebe? Um diese Frage zu beantworten, haben Forschende im Tiermodel die Zusammensetzung des weißen Fettgewebes von jungen und erwachsenen Mäusen mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung untersucht.

Dabei stellten sie fest, dass sich jugendliches Fettgewebe vor allem in den Eigenschaften und der Zusammensetzung der Fettvorläuferzellen stark vom erwachsenen weißen Fett unterscheidet. Sie entdeckten im jugendlichen Fettgewebe eine spezielle Untergruppe von Fettvorläuferzellen, die das Protein Asc-1 enthalten, welches ansonsten in reifen Fettzellen vorhanden ist. Diese Vorläuferzellen differenzieren sich vorwiegend in weiße Fettzellen, die Bildung von „gesunden“ beigen Fettzellen ist aktiv unterdrückt. In weiteren zellbiologischen Untersuchungen zeigte sich, dass der Verlust der Asc-1-Funktion die Bildung von beigen Fettzellen fördert.

Um die schädlichen metabolischen Folgen der Adipositas zu vermeiden, werden nun Strategien zur Modulation der Asc-1-Funktion entwickelt, die eine gesunde Expansion des Fettgewebes fördern soll. Ziel ist es, Adipositas-Patienten zu helfen, einen gesunden Stoffwechsel aufrechtzuerhalten und somit Zeit zu gewinnen, um das Übergewicht mit einem ganzheitlichen Ansatz zu behandeln.

Referenz:
Helmholtz Zentrum München, Deutsches Zentrum für Diabetesforschung
Asc-1 regulates white versus beige adipocyte fate in a subcutaneous stromal cell population. Nat Commun. 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-21826-9

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Intervallfasten: Bauchfett bleibt standhaft

Intervallfasten erfreut sich großer Beliebtheit, da es besonders effektiv und langfristig gegen Fettpölsterchen vorgehen soll. Daneben zeigen sich positive Auswirkungen auf Blutzucker- und Cholesterinwerte.

Wie sich Intervallfasten auf das Fettgewebe auswirkt, hat nun ein Forschungsteam der University of Sydney im Mausmodell untersucht. Dazu wurde die Gesamtheit der Proteine (Proteom) in den Fettgeweben der Mäuse analysiert – wenn die Mäuse einmalig fasteten, oder wenn sie für längere Zeit ein Intervallfasten absolvierten, wobei sie abwechselnd einen Tag lang beliebig viel fressen durften und am nächsten Tag kein Futter bekamen.

Im Ergebnis zeigten sich bei den Mäusen auf das Intervallfasten signifikante Veränderungen bei rund 1800 Proteinen des Fettgewebes. Bei den Mäusen, die nur einmal fasteten, waren dagegen nur rund 300 Proteine in den Fettdepots verändert. Die stärksten Veränderungen wurden bei Proteinen, die mit dem Zellstoffwechsel und den Mitochondrien verknüpft sind, beobachtet. Sie schaffen die Vorrausetzung dafür, dass Fett in Energie umgewandelt wird.

Nähere Analysen zeigten jedoch, dass diese Effekte vor allem im Unterhautfettgewebe stattfinden, nicht aber im viszeralen Fettgewebe (Bauchfett). Im Gegenteil: hier kam es zur Abnahme der fettauflösenden Enzyme und zur Zunahme der für den Fettaufbau wichtigen Proteine.

Offenbar schaltet viszerales Gewebe beim Fasten auf einen Sparmodus um, erklären die Forscher, um speziell diesen Energievorrat zu schützen. Weitere Untersuchungen sollen nun klären, warum sie das tun, bei welchen Diätformen der Effekt auftritt und – im Hinblick auf menschliches Diätverhalten von besonderem Interesse – ob er sich verhindern lässt.

Referenz:
University of SydneyProteomics analysis of adipose depots after intermittent fasting reveals visceral fat preservation mechanisms, Cell Reports, 2021; https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00118-2

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Genetik Wissenschaft

Signal an fettessende Fresszellen

Fettleibigkeit (Adipositas) ist weltweit ein ernstes Gesundheitsproblem und ein Risikofaktor für zahlreiche Krankheiten. Zentral für die Entstehung von Adipositas ist das Fettgewebe, das Fettzellen (so genannte Adipozyten, die auf die Fettspeicherung spezialisiert sind) und Makrophagen („Fresszellen“ des Immunsystems, die typischerweise mit der Zerstörung von Mikroben in Verbindung gebracht werden) umfasst.

Ein Team von Wissenschaftlern der MedUni Wien konnte nun gemeinsam mit Forschern aus Polen, Deutschland, Australien und Österreich die Signalwege aufdecken, die für die Entstehung eines nützlichen Typs von Fettgewebsmakrophagen (Adipose Tissue Macrophages, kurz ATMs) bei Adipositas verantwortlich sind, der die Lipotoxizität verhindert. Die Lipotoxizität ist der Prozess, bei dem sich Fettmoleküle in nicht-adipösen Gewebe ablagern.

Mit dem passenden Signal (PI3K-Signalweg) kann man Fresszellen im Körper dazu bringen, sich zu professionellen Fettessern zu entwickeln, berichtet Gernot Schabbauer, MedUni Wien. Dadurch wird verhindert, dass Fett ins Blut gelangt und sich ungünstigerweise im falschen Gewebe (im Nicht-Fett-Gewebe) ablagert, erklären die Forscher.

Sie fanden heraus, dass eine Daueraktivität des PI3K-Signalwegs Fresszellen im Fettgewebe dazu veranlasst, erhöhte Mengen des „Fressrezeptors MARCO“ an ihren Oberflächen zu bilden. Dadurch werden sie zu professionellen Fettessern, nehmen Fett auf und bauen es ab, bevor es in den Blutkreislauf gelangt. 

In anschließenden Studien soll nun festgestellt werden, ob die PI3K-Signalgebung die Makrophagen-Population nicht nur im Tiermodell, sondern auch beim Menschen nachhaltig beeinflussen kann. 

Referenzen: MedUni Wien; CeMM; Universität Graz; Universität Warschau; Universität Sydney, Universität New South Wales
The PI3K pathway preserves metabolic health through MARCO-dependent lipid uptake by adipose tissue macrophages; Nature Metabolism 16.11.2020; https://www.nature.com/articles/s42255-020-00311-5

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Genetik Tiermedizin Wissenschaft

Was Mäuse schlank und stark macht

…könnte eines Tages vielleicht auch den Bauchumfang von Menschen reduzieren und ihn mit mehr Muskeln versehen. Anlass zu dieser Hoffnung geben deutsche Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit Forschern aus Spanien, Finnland, Belgien, Dänemark und den USA.

Sie stellten fest, dass der Zelloberflächenrezeptor A2B besonders häufig in braunem Fettgewebe zu finden ist und dieser die Fettverbrennung ankurbelt. Je mehr A2B eine Maus bildet, desto mehr Wärme produziert sie.

Noch spannender war aber eine zweite Beobachtung: Die Tiere wiegen trotz ihrer gesteigerten Fettverbrennung kaum weniger als ihre Artgenossen. Sie sind zwar schlanker, haben aber gleichzeitig mehr Muskeln. Tatsächlich konnten die Forscher nachweisen, dass auch die Muskelzellen von Mäusen den A2B-Rezeptor tragen. Wird er durch das passende Molekül stimuliert, regt dies in den Nagern das Muskelwachstum an.

Um zu sehen, ob die Ergebnisse auch Aussagekraft für den Menschen haben, untersuchten die Wissenschaftler zudem menschliche Zellkulturen sowie entnommenes Gewebe. Dabei stellten sie fest, dass bei Menschen mit einer großen Menge von A2B-Rezeptoren das braune Fettgewebe auf höheren Touren läuft. Gleichzeitig verbrauchen ihre Muskelzellen mehr Energie – ein möglicher Hinweis darauf, dass sie ebenfalls aktiver sind und eventuell verstärkt neugebildet werden.

Die Aussicht, einen Rezeptor an der Hand zu haben, der typische Alterungseffekte wie eine Gewichtszunahme aufhalten könnte, ist elektrisierend, erklären die Forscher. Momentan gibt es allerdings noch keinen zugelassenen Wirkstoff, der den A2B-Rezeptor stimulieren kann.

Referenz:
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Adenosine/A2B receptor signaling ameliorates the effects of ageing and counteracts obesity. Cell Metabolism, June 25, 2020
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.06.006

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