Gestörter Fettstoffwechsel kann schlank machen

Schalteten die Forscher in der Maus das Gen für ein best. Enzym des Fettsäureabbaus aus, so blieben die Tiere trotz einer fettreichen Ernährung schlank. Wie die Forscher zeigen, ist der Ausfall des Enzyms mit einer erhöhten Körpertemperatur verbunden. Zudem können die Mäuse die Energie, die im Nahrungsfett steckt, nicht vollständig zur Energiegewinnung nutzen. Die Tiere müssen daher mehr Fettsäuren abbauen als normalerweise notwendig wäre, um ihren Energiebedarf zu decken.

„Unsere Studienergebnisse geben einen Einblick in die molekularen Zusammenhänge zwischen Fettverbrennung, Energiestoffwechsel und Übergewicht“, sagt Studienleiterin Annette Schürmann, die auch die Abteilung Experimentelle Diabetologie am DIfE leitet. „Ein besseres Verständnis der Zusammenhänge ist dringend erforderlich, um neue Behandlungsmethoden entwickeln zu können, die krankhaft übergewichtigen Menschen helfen, ihr Körpergewicht zu verringern.“

Das Forscherteam veröffentlichte nun seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift Endocrinology (Schulz, N. et al. 2011; doi:10.1210/en.2011-1547).

Bei einer Suche nach Genen, die Übergewicht begünstigen, wurden die Wissenschaftler erstmals auf das Gen eines Enzyms aufmerksam, das von den Forschern kurz SCHAD genannt wird. Seit langem weiß man, dass das Enzym sowohl bei Mäusen als auch bei Menschen am Fettsäureabbau beteiligt ist. Bislang war jedoch unbekannt, dass es eine Rolle für die Entstehung von Übergewicht spielt und über welche Mechanismen es das Körpergewicht beeinflusst.

Um die Bedeutung der Enzymfunktion für die Regulation des Körpergewichts genauer zu untersuchen, nutzten die Wissenschaftler ein Tiermodell. Bei diesem handelt es sich um Mäuse, bei denen die Forscher das Gen, das den Bauplan für SCHAD enthält, gezielt entfernt hatten. Verglichen die Wissenschaftler die physiologischen Daten der genetisch veränderten Mäuse mit den Daten von Kontrolltieren, bei denen das Enzym normal funktionierte, stellten sie Folgendes fest:

Unter einer fettreichen Diät hatten die Mäuse, denen das SCHAD-Gen fehlte, ein vergleichsweise geringes Körpergewicht und eine deutlich geringere Körperfettmenge. Zudem war ihre Körpertemperatur erhöht. Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Tiere über den Urin bestimmte Stoffwechselzwischenprodukte des Fettsäureabbaus ausschieden und kompensatorisch mehr Fettsäuren verbrannten als die Kontrolltiere. Dabei fraßen beide Mausgruppen gleich viel und waren auch in gleichem Umfang körperlich aktiv.

„Wie unsere Auswertungen zeigen, konnten die genetisch veränderten Mäuse nur etwa vier Fünftel der Energie nutzen, die das Fettfutter normalerweise liefert, da sie das Fett nur unvollständig verbrennen. Ein Grossteil der Energie geht dabei durch die Ausscheidung der Abbauzwischenprodukte verloren“, erklärt Nadja Schulz, Erstautorin der Studie. „Hinzu kommt der Energieverlust, der durch die erhöhte Körpertemperatur entsteht. Um das Energiedefizit auszugleichen, müssen die Mäuse also mehr Nahrungsfett verbrennen als die Kontrolltiere und speichern es nicht in Form von Körperfett. SCHAD ist also wichtig, um die Energie, die im Nahrungsfett enthalten ist, vollständig zur Energiegewinnung für den Körper nutzen zu können“.

Hintergrundinformation:

Die hier beschriebenen Forschungsarbeiten wurden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt.

Bereits 2008 zeigten Wissenschaftler des DIfE erstmals, dass der Verlust einer Genfunktion (Tbc1d1) den Fettsäureabbau im Muskel erhöht und so vor Übergewicht schützt*. Die neuen Befunde zeigen nun direkt, dass durch eine Manipulation des Fettsäureabbaus Einfluss auf die Regulation des Körpergewichts genommen werden kann.

Wie Tier- und Humanstudien zeigen, besteht ein Zusammenhang zwischen Übergewicht, Ernährung und Genen. Wissenschaftler vermuten, dass natürliche Varianten von mindestens 50 Genen an der Entstehung von Übergewicht beteiligt sind. Die Gene bilden ein funktionell interagierendes Netzwerk, dessen einzelne Komponenten beim Menschen nur schwer zu identifizieren und zu untersuchen sind.

Da Mensch und Maus genetisch sehr ähnlich sind, nutzen die Forscher auch Mausmodelle, um Gene zu identifizieren, die an der Entstehung von Übergewicht beteiligt sind. Ist zum Beispiel ein „Übergewichtsgen“ gefunden, das bei beiden Spezies eine Rolle spielt, können die Wissenschaftler seine Funktion und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen am Tiermodell unter kontrollierten Bedingungen erforschen. Am Menschen sind solche Studien oft aus ethischen sowie auch aus praktischen Gründen nicht möglich. Die am Tiermodell gewonnenen Ergebnisse lassen sich nutzen, um neue Therapieansätze zur Behandlung von Adipositas (Fettsucht) zu entwickeln.

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, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Das DIfE ist zudem ein Partner des 2009 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Deutschen Zentrums für Diabetesforschung e.V. (DZD).

Die Leibniz-Gemeinschaft vereint 87 Einrichtungen, die anwendungsbezogene Grundlagenforschung betreiben und wissenschaftliche Infrastruktur bereitstellen. Insgesamt beschäftigen die Leibniz-Einrichtungen rund 16.800 Menschen – darunter 7.800 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – bei einem Jahresetat von insgesamt knapp 1,4 Milliarden Euro. Die Leibniz-Gemeinschaft zeichnet sich durch die Vielfalt der in den Einrichtungen bearbeiteten Themen und Disziplinen aus. Die Forschungsmuseen der Leibniz-Gemeinschaft bewahren und erforschen das natürliche und kulturelle Erbe. Darüber hinaus sind sie Schaufenster der Forschung, Orte des Lernens und der Faszination für die Wissenschaft. Näheres unter http://www.leibniz-gemeinschaft.de.

Kontakt:
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Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
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E-Mail: schuermann@dife.de
Nadja Schulz
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Abteilung Experimentelle Diabetologie
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
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