Reiche, stimulierende Umgebungen konvertieren weißes Fett zu braun und helfen, Adipositas zu widerstehen

Labormäuse, die in einer reichen, stimulierenden Umgebung leben, werden nicht fettleibig, wenn sie eine unbegrenzte Nahrungszufuhr erhalten, weil eine Gehirnchemikalie namens neurotropher Faktor sie dazu bringt, energiespeichernde weiße Fettzellen in energieverbrennende braune Fettzellen umzuwandeln. Die Wissenschaftler, die den biologischen Mechanismus entdeckt haben, der diesen Umwandlungsprozess anschaltet, glauben, dass er die Tür zu neuen Behandlungsmethoden für Fettleibigkeit öffnet.
Sie schreiben über ihre Entdeckung in der September-Ausgabe der Zeitschrift Zellstoffwechsel.
Angeführt von Dr. Matthew J. Während, Professor für Neurowissenschaft, der neurologischen Chirurgie und der molekularen Virologie, Immunologie und medizinische Genetik am Ohio State University Medical Center, fanden die Forscher, dass der Auslöser auf einen biologischen Weg, der im Hypothalamus beginnt, a Teil des Gehirns, der hilft, das Energiegleichgewicht zu regulieren, und endet in weißen Fettzellen.
Während der Presse sagte, dass:
"Eine der heiligen Grillen der Adipositas-Therapie ist zu verstehen, wie man weißes Fett zu braunem Fett umwandelt, und diese Studie beschreibt einen neuen Weg, genau das zu tun."
"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir diese Transformation potentiell herbeiführen können, indem wir unseren Lebensstil verändern oder diesen Gehirn-Fett-Stoffwechsel pharmakologisch aktivieren", fügte er hinzu.
Der Pfad wird Hypothalamus-Adipozyten-Achse genannt, und während und Kollegen fanden auch, dass es das Wachstum von braun-ähnlichen Fettzellen in Depots von weißem Fett stimuliert.
Die Achse wurde aktiv, als sie Labormäuse in eine angereicherte Umgebung mit einer stimulierenden Vielfalt von sozialen und physischen Herausforderungen brachten.
Dr. Lei Cao, Assistenzprofessor für Molekulare Virologie, Immunologie und Medizinische Genetik, ist Leiter und korrespondierender Autor der Studie. Sie sagte, dass Fettleibigkeit das Ergebnis von chronischem Energieüberschuss ist, der als Lipid in weißem Fett gespeichert wird.
"Die Steigerung der Energieproduktion ist immer attraktiv für die Behandlung von Fettleibigkeit, weshalb die Entdeckung von braunem Fett bei erwachsenen Menschen vor einigen Jahren für viel Aufregung gesorgt hat", sagte Cao, aber bis zu dieser Studie wussten wir nur, wie man braunes Fett induziert war durch chronische Kälte ausgesetzt.
"Unsere Forschung zeigt einen neuen Weg, dies ohne Kälte zu tun", erklärte sie:
"Wir zeigen, dass Tiere, die in einer angereicherten Umgebung leben, mager und resistent gegen ernährungsbedingte Fettleibigkeit werden, sogar in der Gegenwart von unbegrenzter Nahrung."
Im vergangenen Jahr veröffentlichten Cao und Kollegen eine Arbeit in Zelle das beschrieb, wie die anreichernde Umwelt das Krebswachstum bei Tieren selbst stoppte. Zuvor hatten sie auch Beweise dafür veröffentlicht, dass Mäuse, die in physisch und sozial komplexeren Wohnungen leben, eine bessere Gehirngesundheit, mehr Gedächtnis und Lernfähigkeit aufweisen.
Während sie diese Studien machten, bemerkten sie, dass die Mäuse, die in den reicheren Umgebungen lebten, auch schlanker waren als die, die in normalen Laborbehältern lebten, obwohl sie mit derselben, unbegrenzten Nahrung gefüttert wurden.
Also beschlossen sie, die Körperfetttypen der Mäuse in diesen beiden Umgebungen zu vergleichen.
Soweit wir wissen, haben Säugetiere zwei Arten von Fettgewebe: weißes und braunes Fettgewebe (WAT bzw. BAT). WAT und BAT unterscheiden sich auf mindestens drei Arten. Sie machen verschiedene Dinge, sie haben eine andere molekulare Chemie und sie haben unterschiedliche Strukturen.
BAT verbrennt Energie als Wärme und reguliert die Körpertemperatur und das Körpergewicht. Es ist in jüngster Zeit ein potenzielles Ziel für die Behandlung von Fettleibigkeit geworden, da PET-Scans Beweise dafür liefern, dass Ablagerungen von BAT als Reaktion auf Erkältung ausgelöst werden können, schreiben die Forscher in ihre Hintergrundinformationen.
WAT wischt überschüssige Energie auf und wurde früher als passives Organ angesehen, das nur Wärmespeicher, Isolierung und Polsterung bietet. Jüngere Studien haben jedoch gezeigt, dass WAT vielseitiger und komplexer ist als wir es uns vorgestellt haben und sich sehr gut an externe Reize anpassen können. Und Wissenschaftler haben auch BAT-ähnliche Zellen in Depots von WAT-Zellen bei Nagern und Menschen entdeckt: weißes Fett, das braune, fettähnliche Zellen verbirgt.
Diese versteckten BAT-ähnlichen Zellen werden "braun-in-weiß-Zellen" oder "brite-Zellen" oder beige Zellen genannt. Und obwohl wir immer noch nicht viel über sie wissen, ist es bekannt, dass diese Energie verbrennenden Zellen in WAT noch produktiver werden, wenn sie längeren Perioden von Kälte und anderen Reizen ausgesetzt sind.
Für diese Studie verwendeten die Forscher Daten, die gesammelt wurden, wenn sie 15 bis 20 Mäuse in großen Kisten hatten, die mit Laufrädern, Holzspielzeug, Tunneln, einem Labyrinth, Nistmaterial und einer unbegrenzten Versorgung mit Nahrung und Wasser ausgestattet waren.
Und sie hatten auch Kontrollmäuse in kleinen Gruppen von 5 in Standard-Laborcontainer, ohne die Spielzeuge, aber mit der gleichen unbegrenzten Versorgung von Lebensmitteln und Wasser.
Das haben die Daten gezeigt:

• Tiere in der angereicherten Umgebung zeigten eine signifikante Reduktion der abdominalen WAT (fast die Hälfte der Kontrolle).


• Das Laufen in einem Rad allein hat die Veränderungen in der Körperzusammensetzung und im Stoffwechsel der Tiere in den angereicherten Behältern nicht erklärt.


• Wenn sie mit einer fettreichen Diät gefüttert wurden, nahmen die Tiere in den angereicherten Umgebungen 29% weniger Gewicht als Kontrollmäuse an und blieben mager, ohne dass sich die Nahrungsaufnahme änderte.


• Die Mäuse in der angereicherten Umgebung hatten auch höhere Körpertemperaturen als die Kontrollen, was darauf hindeutet, dass es eine höhere Energieabgabe war, die ihnen half, Fettleibigkeit zu widerstehen, nicht Appetitunterdrückung.

Die Forscher vermuten, dass die angereicherte Umgebung dazu führt, dass die Mäuse mehr von einem Protein namens BDNF (brain-derived neurotrophic factor) haben, das im Hypothalamus gebildet wird. Höhere Mengen an BDNF aktivieren Gene, die für braunes Fett spezifisch sind, wie Prdm16 und Ucpl, und unterdrücken weiße Fettgene wie Resn.
Das Blockieren von BDNF andererseits scheint diesen "Bräunungseffekt" umzukehren.
Die Autoren schlagen vor, dass ihre Ergebnisse zeigen, dass das Leben in reicher Umgebung die Mäuse davor schützte, fettleibig zu werden, indem sie weißes Fett in braunes Fett verwandelten. Dies geschah durch den hypothalamisch-sympatho-neuralen Adipozyten-Achsenweg, der den Hypothalamus dazu anregte, BDNF zu erhöhen, was wiederum den sympathetischen Nervenausgang zu weißem Fett erhöhte, was zur "Bräunung" des weißen Fettes und Verbrennung gespeicherter Energie führte.
Das Team möchte nun herausfinden, welche Elemente der Umweltanreicherung für diesen "Bräunungseffekt" essentiell sind: Ist es die sensorische, motorische, kognitive oder soziale Stimulation oder vielleicht ein bisschen von jedem?
Geschrieben von Catharine Paddock