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C-14-Verfahren gegen Übergewicht: Physiker analysieren menschlichen Fettstoffwechsel

26.09.2011
Aus medizinischer Sicht ist Übergewicht eine Stoffwechselstörung, die sich zu einer globalen Epidemie entwickelt hat – nicht nur mit negativen Folgen für die Gesundheit der Betroffenen.

Auch volkswirtschaftlich ist der Schaden aufgrund hoher sozio-ökonomischer Kosten groß. Basis für Vorbeugung und Behandlung von Übergewicht ist ein besseres Verständnis des menschlichen Fettstoffwechsels. Physiker der Universität Wien haben in einer internationalen Zusammenarbeit unter schwedischer Leitung mit Hilfe der C-14-Methode das menschliche Fettgewebe untersucht. Die Ergebnisse erscheinen aktuell in der renommierten Fachzeitschrift "Nature".

Das menschliche Fettgewebe dient als "Sparkasse" für Fettsäuren, die es in der chemischen Form von Triglyceriden speichert. Obwohl sich die Körperfettmasse aus der Bilanz von Aufnahme und Abbau ergibt, ist die Dynamik dieser Prozesse kaum bekannt. So war bisher nicht klar, wie lange menschliche Fettsäuren gespeichert werden, oder ob es etwa mehrere Reservoirs mit unterschiedlich langer Speicherdauer gibt. Mit einem neuen Verfahren ist es jetzt gelungen, diese Fragen zu beantworten.

C-14-Methode: Wenn der Schaden zum Nutzen wird

Da alle organischen Stoffe auf unserem Planeten durch die oberirdischen Kernwaffentests in der Mitte des 20. Jahrhunderts ein "Mascherl" bekommen haben, ist es möglich, ihren Entstehungszeitpunkt zu bestimmen. Die Konzentration des auch natürlich vorkommenden, radioaktiven Spurenisotopes Kohlenstoff-14 (C-14) in der Atmosphäre stieg infolge der Versuche kurzzeitig auf das Doppelte an, nahm seit 1963 aber wieder kontinuierlich ab, weil seither auf oberirdische Tests weitgehend verzichtet wird und das C-14 in den Ozean wandert. Jedes Jahr seit 1963 hatte daher einen typischen C-14-Gehalt in der Atmosphäre, der sich über Photosynthese in Pflanzen und über die weitere Nahrungskette auch in Tieren und Menschen widerspiegelt. Die Messung des C-14-Gehalts in organischen Stoffen erlaubt also, den Entstehungszeitpunkt zu bestimmen. Diese Art der Datierung ist der aus der Archäologie bekannten C-14-Methode ähnlich.

Triglyceriden werden bei Normalgewichtigen 1,3 Jahre alt

Eine Gruppe von WissenschafterInnen unter der Federführung des Karolinska Universitätsspitals und des Karolinska Instituts in Stockholm hat dieses Verfahren angewandt, um das Alter von Triglyceriden aus menschlichem Fettgewebe zu bestimmen. Die Untersuchungen ergaben, dass das durchschnittliche Alter von Triglyceriden bei Normalgewichtigen bei 1,3 Jahren liegt. Frühere Vermutungen wurden damit bestätigt. Dieser Wert blieb bei Normalgewichtigen unabhängig von Geschlecht oder Alter gleich, auch verschieden große Fettzellen aus demselben Gewebe zeigten keine Unterschiede.

Übergewichtige speichern mehr Fett über längere Zeit

Deutliche Unterschiede bestanden jedoch zwischen normal- und übergewichtigen ProbandInnen. Übergewichtige zeigten sowohl eine um ca. 50 Prozent erhöhte Fettaufnahme als auch eine längere Speicherdauer von 2,1 Jahren. Beides trägt dazu bei, dass Übergewichtige ungefähr das doppelte Körperfett mit sich herumtragen. Um etwas über den biologischen Mechanismus herauszufinden, wurde Fettgewebe der ProbandInnen auch im Labor untersucht. Fettzellen, die von Personen besonders lange gespeichert worden waren, ließen sich auch im Reagenzglas schwer zum Abbau stimulieren.

Untersucht wurde auch der Zusammenhang mit Insulinresistenz. Dabei handelt es sich um eine Stoffwechselstörung, die mit Übergewicht und Diabetes einhergeht. Bei insulinresistenten Personen war die Fettaufnahme zwar unverändert, aber die Speicherdauer verlängert. Auch PatientInnen, die an familiär kombinierter Hyperlipidämie leiden, wurden untersucht. Dabei handelt es sich um eine erbliche Fettstoffwechselkrankheit, von der ca. jede 250ste Person betroffen ist und die schon in mittleren Jahren Herzinfarkte verursacht. Diese PatientInnen zeigten eine reduzierte Fettaufnahme und einen langsamen Abbau. Ihr Fettgewebe kann also seine biologische Aufgabe, Fett zu speichern und in schlechten Zeiten wieder abzugeben, nicht erfüllen.

C-14-Experten an der Universität Wien

Die beteiligten Forscher der Universität Wien sind Spezialisten für die Messung von C-14. Dies ist mit dem Vienna Environmental Research Accelerator (VERA) möglich, der an der Fakultät für Physik beheimatet ist. Die für die Triglyceride verwendete Methode wurde von Peter Steier von der Isotopenforschung der Universität Wien ursprünglich zur Messung von Gletschereisproben entwickelt. Den Kontakt mit Stockholm stellte Walter Kutschera, emeritierter Professor und Initiator von VERA, her. Die Messungen führte Dissertant Jakob Liebl durch. Die Physiker der Universität Wien erwarten sich von der Zusammenarbeit mit der Stockholmer Gruppe noch weitere interessante Ergebnisse.

Vienna Environmental Research Accelerator (VERA)

Der Beschleunigermassenspektrometer (AMS) VERA ist eine wichtige Großforschungsanlage an der Universität Wien mit interdisziplinärer Widmung. VERA erlaubt die Messung zahlreicher Spurenisotope, die in vielen Wissenschaftsdisziplinen wie Umweltwissenschaften, Geologie und Archäologie Verwendung finden. Die Wiener Anlage konnte sich in den letzten Jahren zu einem der erfolgreichsten AMS Labors weltweit entwickeln.

Publikation:
Peter Arner, Samuel Bernard, Mehran Salehpour, Göran Possnert, Jakob Liebl, Peter Steier, Bruce A. Buchholz, Mats Eriksson, Erik Arner, Hans Hauner, Thomas Skurk, Mikael Rydén, Keith N. Frayn, Kirsty L. Spalding: Dynamics of human adipose lipid turnover in health and metabolic disease. In: Nature. DOI: 10.1038/nature10426
Wissenschaftlicher Kontakt
Ass.-Prof. Mag. Dr. Peter Steier
Isotopenforschung
Universität Wien
1090 Wien, Währinger Straße 17
T +43-1-4277-517 29
M +43-664-602 77-517 29
peter.steier@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Mag. Veronika Schallhart
Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at

Veronika Schallhart | Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.univie.ac.at

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