 |  | Theo Dingermann |
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15.08.2024 13:30 Uhr |
Bei vielen mag sich Fett auf den Hüften niederschlagen. Braune und beige Fettzellen findet man dagegen vor allem im Nackengewebe. / Foto: Getty Images/anamejia18
Ein internationales Forschungsteam um Tongtong Wang aus der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Christian Wolfrum von der ETH Zürich hat eine bislang unbekannte Art von beigen Fettzellen entdeckt und in einer Publikation beschrieben, die jetzt im Wissenschaftsjournal »Cell Metabolism« erschienen ist. Diese Zellen unterscheiden sich von den bisher bekannten beigen Fettzellen.
Während die weißen Fettzellen vor allem Fett als Energiereserven speichern, besitzen braune Fettzellen besonders viele Mitochondrien, was auch die braune Farbe bedingt. Sie unterscheiden sich von den klassischen weißen Fettzellen dadurch, dass sie in den Mitochondrien nicht nur ATP, das Hauptenergiespeicher-Molekül von Zellen, synthetisieren, sondern durch Oxidation von Fettsäuren Wärme produzieren, um im Rahmen der Thermoregulation eine physiologische Körpertemperatur sicherzustellen. Dies ist besonders für Neugeborene und Säuglinge wichtig. Entsprechen besitzen kleine Kinder auch besonders viel braunes Fett.
Daneben gibt es aber auch noch die beigen Fettzellen, die ebenfalls Wärme erzeugen. Für diesen Prozess ist das Protein UCP1 wichtig. An diesem Protein, das zwischen der inneren und äußeren mitochondrialen Membran lokalisiert ist, reiben sich die Protonen, die den Weg zurück ins Innere der Mitochondrien suchen, um den im Verlauf der Atmungskette aufgebauten Konzentrationsgradienten von innen nach außen, statt über die ATPase, wieder auszugleichen.
Die Forschenden an der ETH Zürich haben nun einen zweiten Typ beiger Fettzellen identifiziert und genau charakterisiert. Diese bezeichnen sie als FC-Adipozyten (FC steht für Futile Cycle), um sie von UCP1-beigen Adipozyten zu unterscheiden. FC-Adipozyten nutzen scheinbar sinnlos hin- und herlaufende Zyklen, die bereits erwähnten Futile Cycles, um UCP1-unabhängig Wärme zu produzieren. Denn diese Zyklen verbrauchen ATP, und dieser Energieverlust resultiert in Wärme, die für die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur und der systemischen Energiehomöostase wichtig ist.
Durch Untersuchungen mit transgenen Mausmodellen und detaillierte Genexpressionsanalysen konnte gezeigt werden, dass die meisten dieser beigen Adipozyten kein UCP1 exprimieren, aber durch ATP-abhängige Mechanismen eine hohe Stoffwechselaktivität aufweisen. Hierbei spielt die oxidative Phosphorylierung eine große Rolle, die durch eine spezielle Gruppe von Genen wie Atp5k, Atp5e und Cox7a1 unterstützt wird.
Beim Menschen konnten die Forschenden den neu entdeckten Zelltyp ebenfalls nachweisen. Er findet sich im tiefen Nackenfettgewebe und wurde durch Einzelzell-RNA-Sequenzierung eindeutig identifiziert. Diese humanen Zellen (auch als H-Ad-3 bezeichnet) weisen ein ähnliches Genexpressionsprofil auf wie die Zellen der Maus. Die Funktionen sind über die Arten hinweg konserviert.
Wichtig ist, dass die Häufigkeit von H-Ad-3-Fettzellen negativ mit Stoffwechselparametern wie HbA1c, BMI, Nüchternblutzucker und Gewicht korreliert. Demgegenüber ist der Leptin-Spiegel mit der Anzahl an H-Ad-3-Fettzellen positiv korreliert, was auf ihre Rolle an der systemischen Stoffwechselregulation hindeutet. In erster Näherung kann man sagen, dass die Zahl der beigen Fettzellen bei Menschen um so größer ist, je schlanker sie sind und je besser es um ihre Stoffwechselgesundheit steht. »Indem beige Fettzellen Energie in Wärme umwandeln, bauen sie überschüssiges Fett ab«, erklärt Doktorandin Wang.
Insgesamt unterstreicht diese umfassende Analyse die entscheidende Rolle des UCP1-unabhängigen Futile Cyclings bei der adipozytenvermittelten Thermogenese. Dies könnte sich auch therapeutisch bei Stoffwechselstörungen nutzen lassen, indem versucht wird, diese ATP-abhängigen katabolen Wege in Adipozyten medikamentös zu forcieren.
