Eiweißmolekül identifiziert

Ein Wissenschaftlerteam unter Führung von Annette Schürmann vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) hat nun ein Eiweißmolekül identifiziert, das die Fettspeicherung fördert. Das Protein sorgt dafür, dass die von hoch spezialisierten Fettzellen aufgenommenen Lipide in Form großer Fetttröpfchen gespeichert werden können. Zudem wirkt es dem Fettabbau entgegen. „Unsere am Mausmodell gewonnenen Ergebnisse tragen dazu bei, die molekulare Regulation der Fettspeicherung besser zu verstehen“, sagt Annette Schürmann. Das Eiweißmolekül sei interessant, da es auch im menschlichen Fettgewebe eine Rolle spielt.

Das Forscherteam, zu dem auch Wissenschaftler der Universitäten Münster und Leipzig sowie des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried gehören, veröffentlichte seine Studienergebnisse in der Fachzeitschrift Molecular and Cellular Biology (Angela Hommel et al., 2010; doi:10.1128/MCB.01269-09).

Überschüssige Nahrungsenergie wird langfristig in Form von Körperfett gespeichert. Dies ist seit langem bekannt - weitgehend unbekannt sind dagegen die molekularen Mechanismen, welche die Fettspeicherung regulieren. Um diese genauer zu untersuchen, nutzte das Team um Annette Schürmann einerseits ein Zellkulturmodell und andererseits ein besonderes Mausmodell. Bei letzterem handelt es sich um Tiere, bei denen im Vergleich zu Kontrollmäusen die Forscher das Eiweißmolekül ARFRP1 spezifisch entfernten. Durch den Vergleich der physiologischen Daten der Mäuse, die in ihrem Fettgewebe kein ARFRP1-Protein produzieren, mit den Daten von Kontrolltieren konnten die Wissenschaftler Rückschlüsse auf die Funktion des Eiweißmoleküls ziehen. Ebenso lieferten zusätzliche Zellkulturexperimente ergänzende biochemische Daten.

Die Tiere ohne ARFRP1 speicherten die Lipide kaum im Fettgewebe; die in den einzelnen Fettzellen eingelagerten Fetttröpfchen waren winzig. Zusätzliche biochemische Analysen zeigten darüber hinaus, dass ein fettabbauendes Enzym (hormone-sensitive lipase) stärker aktiviert wurde.
Der Speicherdefekt des Fettgewebes hatte zur Folge, dass die Tiere Lipide bereits im Alter von nur sieben Tagen in anderen Geweben wie der Leber einlagerten - ein Vorgang, der zu einer Insulinresistenz führen kann, einer Vorstufe des Typ-2-Diabetes.

„Aufgrund unserer Daten gehen wir davon aus, dass das identifizierte Protein gleichzeitig zwei Prozesse reguliert. Einerseits fördert es die Fusion kleiner Fettpartikel zu größeren Fetttropfen. Andererseits hemmt es den enzymatischen Fettabbau“, erklärt Angela Hommel, Erstautorin der Studie. Damit sei die Forschung wieder ein kleines Stückchen weitergekommen, um die molekularen Grundlagen der Fettspeicherung zu verstehen, ergänzt Annette Schürmann.

Die Wissenschaftler gehen derzeit nicht davon aus, dass ihre Erkenntnisse in naher Zukunft dazu genutzt werden können, neue Medikamententherapien gegen krankhaftes Übergewicht zu entwickeln. Denn das identifizierte Protein spielt auch während der Embryonalentwicklung sowie in anderen Organen wie der Leber, den Nieren oder dem Gehirn eine wichtige Rolle. Würde man also beispielsweise versuchen, die Wirkung des Proteins ARFRP1 und damit auch die Fettspeicherung medikamentös zu unterdrücken, wären sicher zu starke Nebenwirkungen zu erwarten. Allerdings stellt die von der Arbeitsgruppe Schürmann entwickelte Maus ein neues Modell zur Untersuchung der Ursachen und Mechanismen der Insulinresistenz dar. „Aufgrund der defekten Fettspeicherung im Fettgewebe lagert der Körper Fette in anderen Organen, wie z.B. der Leber, dem Skelettmuskel und dem Herz ein, wie es auch bei übergewichtigen und adipösen Personen beobachtet wird. Diese ‚fehlerhafte’ Fettspeicherung wird mit einer verminderten Insulinwirkung in Verbindung gebracht, deren molekularen Ursachen nun in unserem Modell aufgeklärt werden können“, sagt Annette Schürmann. Hintergrundinformation:
Das Fettgewebe spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulation des Energiehaushalts des Körpers. Dabei muss man zwischen zwei Gewebetypen unterscheiden:
Das so genannte braune Fettgewebe trägt dazu bei, die Körpertemperatur aufrecht zu erhalten. Das in ihm gespeicherte Fett wird direkt für die Wärmeproduktion verwendet, so dass hier größere Mengen an Energie verbraucht werden. Lange ging man davon aus, dass das braune Fettgewebe beim Menschen eher eine untergeordnete Rolle spielt und er nur im Säuglingsalter wenig davon besitzt. Neuere Studien belegen jedoch, dass auch der erwachsene Mensch über braunes Fettgewebe verfügt, wobei allerdings adipöse Personen kein oder nur geringe Mengen dieses stoffwechselaktiven Gewebes aufweisen.

Das so genannte weiße Fettgewebe erfüllt drei verschiedene Aufgaben:

- Es ist Speicher- und Depotfett; ein Mensch mit einer Fettreserve von 15 Kilo kann etwa 50 bis 60 Tage ohne Nahrung auskommen.
- Es bietet ähnlich wie ein „Airbag“ einen gewissen Schutz vor mechanischen Verletzungen.
- Es dient der Wärmedämmung, denn Fett ist ein schlechter Wärmeleiter.

Die Fettzellen (Adipocyten) des weißen Fettgewebes sind vergleichsweise große Zellen. Die Zelle ist fast vollständig mit einem großen Fetttropfen ausgefüllt, wobei der Zellkern dicht an den Zellrand gedrückt ist. Stark vereinfacht, kann man sich die Fettzelle als einen dehnbaren Öltank vorstellen. Eine Abbildung von Fettzellen kann angefordert werden unter: presse@dife.de

Das Deutsche Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Es erforscht die Ursachen ernährungsbedingter Erkrankungen, um neue Strategien für Prävention, Therapie und Ernährungsempfehlungen zu entwickeln.
Forschungsschwerpunkte sind dabei Adipositas (Fettsucht), Diabetes und Krebs.

Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 86 Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung sowie drei assoziierte Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute arbeiten strategisch und themenorientiert an Fragestellungen von gesamtgesellschaftlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 14.200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 6.500 Wissenschaftler, davon wiederum 2.500 Nachwuchswissenschaftler. Näheres unter www.leibniz-gemeinschaft.de.

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