Pressemitteilung/News

Stoffwechselforschung
31.08.2017

Plan B zur Wärmeerzeugung

Braunes Fettgewebe gilt als interessante Zielstruktur, um Energiereserven in weißem Fettgewebe abzubauen und Adipositas beziehungsweise Typ 2-Diabetes zu behandeln. Wissenschaftler vom Helmholtz Zentrum München, Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) und Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD), zeigen jetzt, dass die Proteine UCP1 und FGF21 nicht – wie ursprünglich angenommen – unbedingt für den Energieverbrauch in der Kälte notwendig sind. Ihre Veröffentlichung ist in 'Cell Metabolism' erschienen.

Braunes Fettgewege. Quelle: Diapedia / CC BY-NC-SA

Braunes Fettgewebe kommt bei fast allen Säugetieren vor, auch beim Menschen. Seine Zellen produzieren durch Oxidation von Zuckern und Fettsäuren Wärme. Das Thermogeneseprotein UCP1* spielt dabei eine zentrale Rolle, um die Körpertemperatur auch bei Kälte zu halten. Bei tiefen Temperaturen wird ein weiteres Hormon im braunen Fett hergestellt, der Fibroblast Growth Factor 21 (FGF21)**. „Medien beschreiben braunes Fett als den heiligen Gral der Adipositas- und Diabetesforschung und nennen FGF21 als verstärkendes Hormon“, berichtet Dr. Martin Jastroch. Er ist Leiter der Arbeitsgruppe „Mitochondrienbiologie“ am Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) des Helmholtz Zentrums München. FGF21 soll den Abbau unerwünschter Energiereserven forcieren. Jastroch weiter: „Unsere Studie widerlegt diese Ansicht und zeigt, dass FGF21 keinen Einfluss auf die Wärmebildung des braunen Fettes bei Kälte hat.“ 

Thermogenese auch ohne UCP1 und FGF21 möglich

„In dieser Studie zeigen wir anhand neuer Mausmodelle, dass bei Kälte eine Erhöhung des Energiestoffwechsels ohne UCP1 und FGF21 möglich ist, denen vorher eine essentielle Rolle zugesprochen wurde“, ergänzt die IDO-Forscherin Dr. Susanne Keipert. Zusammen mit Jastroch und Kollegen hat sie mehrere Organsysteme untersucht. Fehlte im Experiment UCP1, wurde zwar mehr FGF21 ausgeschüttet, aber selbst wenn dieses zusätzlich fehlte, ging trotzdem der Energieverbrauch nach oben und es wurde Wärme produziert. „Sowohl UCP1 als auch FGF21 sind nicht notwendig, um in der Kälte zu überleben und den Stoffwechsel zu erhöhen“, schlussfolgert Jastroch. „Dadurch wurden spekulative Ansichten zu FGF21 im braunen Fett geklärt.“ Jastroch ist an einer weiteren Veröffentlichung in Science Advances beteiligt, in der gezeigt wird, dass braunes Fett in einer Reihe von Tiergruppen während der Evolution verloren gegangen ist, obwohl diese sich erdzeitgeschichtlich der Kälte anpassen mussten.

Durch umfangreiche systembiologische Analysen der Genexpression fanden Wissenschaftler jetzt mehrere Gene, die weitere Mechanismen der Thermognese erklären könnten. Keipert: „Obwohl braunes Fett, UCP1 und FGF21 im Fokus der Adipositas und Diabetestherapie stehen, öffnet unsere Studie Perspektiven für alternative Ansätze.“

Weitere Informationen

* Thermogenin (Uncoupling Protein 1, UCP1) befindet sich in der Mitochondrienmembran des braunen Fettgewebes. Durch seine Funktion kann Wärme ohne Muskelaktivität erzeugt werden. Diese Art der Wärmegewinnung ist bei Winterschlaf haltenden Tieren oder neugeborenen Säugetieren von großer Bedeutung.

** FG21 (Fibroblast growth factor 21) gehört zu den sogenannten Fibroblasten-Wachstumsfaktoren, einer Gruppe von Proteinen mit unterschiedlichen Funktionen. Dem Hormon werden eine erhöhte Insulinsensitivität, ein erhöhter Energiestoffwechsel und einer verringerte Adipositas zugeordnet. Erhöhte FGF21-Blutwerte standen mit der Thermogenese in Verbindung.

Original-Publikationen:
Susanne Keipert et al., Long-term cold adaptation 1 does not require FGF21 (n)or UCP1, Cell Metabolism, doi: 10.1016/j.cmet.2017.07.016

Gaudry MJ, et al., Inactivation of thermogenic UCP1 as a historical contingency in multiple placental mammal clades.
Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.1602878

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. 

Das Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) erforscht die Erkrankungsmechanismen des Metabolischen Syndroms mit systembiologischen und translationalen Ansätzen. Mittels zellulärer Systeme, genetisch modifizierter Mausmodelle und klinischer Interventionsstudien sollen neue Signalwege und Zielstrukturen entdeckt werden. Ziel ist die interdisziplinäre Entwicklung innovativer Therapieansätze zur personalisierten Prävention und Behandlung von Adipositas, Diabetes und deren Begleiterkrankungen. Das IDO ist Teil des Helmholtz Diabetes Center (HDC). 

Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung (DZD) e.V. ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung. Es bündelt Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention, Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten. Mitglieder des Verbunds sind das Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, das Deutsche Diabetes-Zentrum DDZ in Düsseldorf, das Deutsche Institut für Ernährungsforschung DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen des Helmholtz Zentrum München an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und das Paul-Langerhans-Institut Dresden des Helmholtz Zentrum München am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden, assoziierte Partner an den Universitäten in Heidelberg, Köln, Leipzig, Lübeck und München sowie weitere Projektpartner.