Forscher des Dana-Farber Cancer Institutes haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität von Kalifornien in Berkeley einen präexistierenden molekularen Pfad identifiziert, der Zellen dazu befähigt, Kalorien zu verbrennen und in Wärmenergie umzuwandeln, anstatt sie in Fettzellen zu speichern. Dies scheint eine neue Herangehensweise zur Behandlung und Prävention von Adipositas, Diabetes und anderen Adipositas assoziierten Krankheitsbildern – einschließlich Krebs – zu ermöglichen.
Die Forschergruppe um Bruce Spiegelman, promovierter Arzt, Leiter des Center for Energy Metabolism and Chronic Disease am Dana-Farber-Institut und Professor für Zellbiologie und Medizin an der Harvard Medical School, hat den Mechanismus der Energieverbrennung in braunem und beigefarbenem Fettgewebe am Mausmodell entschlüsselt und dies im Journal Cell veröffentlicht. Den Forschern gelang es, ein Enzym namens PM20D1 zu identifizieren, das von den Zellen sezerniert wird und N-Acylaminosäure-Verbindungen triggert. Diese N-Acylaminosäuren entkoppeln die Fettverbrennung von anderen metabolischen Prozessen, die für einen Gewichtsverlust vonnöten sind. Solche Entkoppler waren bereits als synthetische Verbindungen bekannt, aber dies ist das erste natürlich vorkommende kleine Molekül mit Entkopplerpotential.
Als die Forscher den adipösen Mäusen, die eine fettreiche Diät erhielten, N-Acylaminosäuren injizierten, bemerkten sie signifikante Gewichtsverluste nach acht Behandlungstagen. Der Gewichtsverlust betraf ausschließlich das Fettgewebe.
“Diese Daten legen sicherlich nahe, dass entweder PM20D1 oder die N-Acylaminosäuren selbst therapeutisch zur Behandlung von Adipositas und Adipositas assoziierten Krankheitsbildern eingesetzt werden könnten, wie zum Beispiel auch bei Diabetes oder bei Patienten mit Leberverfettung”, erklärte Spiegelman.
Braunes Fettgewebe – die Farbgebung ist ein Resultat der hohen Zahl an Mitochondrien, den “Kraftwerken” der Zellen – kommt in Tieren und in kleinen Mengen auch beim Menschen vor, und ebenso in Mischform mit gelbem Fettgewebe, was wir als beigefarbene Fettzellen beschreiben. In den Mitochondrien findet die Zellatmung statt, also die Umwandlung von Glucose (mit der Nahrung zugeführt) in das Molekül Adenosintriphosphat (ATP), das in die Zelle chemische Energie transportiert und so ihre diversen Funktionen aufrechterhält.
Was die braunen Fettzellen besonders macht, ist die Tatsache, dass sie Glucose metabolisieren, ohne dabei ATP zu bilden. Diese Tatsache ist als entkoppelte Zellatmung bekannt. Anstatt ATP zu produzieren, nutzen braune Fettzellen ihre Energie, um Kalorien in Speicherfett zu verbrennen, was zur Freisetzung großer Wärmemengen führt. Ursprünglich haben sich braune Fettzellen entwickelt, um Neugeborene vor kalten Temperaturen und Wärmeverlusten zu schützen. Aber Forscher wie Spiegelman und einige andere legen nahe, dass braunes Fettgewebe zur Behandlung von Adipositas nutzbar gemacht werden könnte, und Labore sowie Unternehmen arbeiten daran, eine Möglichkeit zur Versorgung des erwachsenen Menschen mit braunem Fettgewebe zu entwickeln, zum Beispiel indem man es ihm injiziert.
Noch vor Spiegelmans Forschungsbemühungen glaubte man, dass ein mitochondriales Protein namens UCP1 (uncoupling protein 1) der einzige Quell der Befähigung der braunen Fettzellen zur Wärmeproduktion ohne Arbeitsaufwand sei. UCP1 kommt ausschließlich in braunem und beigefarbenem Fettgewebe vor.
Nun hat Spiegelman für diesen Vorgang einen anderen Mechanismus gefunden – unabhängig vom UCP1 – durch welchen N-Acylaminosäuren die Energieverbrennung realisieren können, so zum Beispiel auch in der Leber. Er bekräftigte, dass die Ergebnisse des Gewichtsverlustes bei den Mäusen, die N-Acylaminosäuren bekommen hatten, “drastisch gewesen seien und weiterer Abklärung in künftigen Studien bedürfen”.