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Stoffwechsel

Makrophagen lassen braunes Fettgewebe kalt

18.04.2017
Quelle: HMGU
Quelle: HMGU

Braunes Fettgewebe gilt als pharmakologisch interessante Zielstruktur, um Adipositas zu behandeln. Aktiviert man das „gute“ braune Fett, wird der Stoffwechsel angekurbelt, und die „schlechten“ weißen Fettpolster werden abgebaut. Nun gibt es neue Erkenntnisse zur Rolle der Makrophagen in diesem Prozess.

Wissenschaftler um Dr. Timo Müller vom Helmholtz Zentrum München, Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) und Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD), zeigen jetzt, dass Makrophagen diesen Vorgang nicht – wie früher angenommen – aktivieren. Ihre Veröffentlichung ist in Nature Medicine erschienen.

Braunes Fettgewebe produziert durch die Oxidation von Fettsäuren Wärme. Es ist nicht nur bei Neugeborenen zu finden, sondern in gewissem Umfang auch bei Erwachsenen. Das macht Zellen des braunen Fettgewebes zur interessanten Zielstruktur für Pharmakotherapien bei Adipositas. Bislang dachten Wissenschaftler, die Wärmebildung im braunen Fett würde auch über die Noradrenalinproduktion in bestimmten Immunzellen, sogenannten Makrophagen, aktiviert. 

„Dieses bestehende Dogma konnten wir jetzt widerlegen“, sagt Katrin Fischer, Doktorandin am Institut für Diabetes und Adipositas, Helmholtz Zentrum München. Zusammen mit Dr. Timo Müller, Leiter der Pharmakologie am IDO, zeigte sie im Modell, dass bestimmte Immunzellen keinen Einfluss auf die Thermogenese haben. „Sogenannte M2-Makrophagen sind nicht in der Lage, Noradrenalin zu synthetisieren“, ergänzt Müller. Sie besitzen nicht das notwendige Schlüsselhormon, die Tyrosinhydroxylase. (Makrophagen gehören zu den Zellen des Immunsystems. M1-Makrophagen fördern Entzündungen, während diejenigen, die Entzündungen verringern und die Gewebereparatur fördern, M2-Makrophagen genannt werden Dieser Unterschied spiegelt sich in ihrem Stoffwechsel wider. M1-Makrophagen haben die Fähigkeit, aus Arginin Stickstoffmonoxid zu synthetisieren, während M2-Makrophagen die einzigartige Fähigkeit haben, aus Arginin das „Reparaturmolekül“ Ornithin herzustellen.)

Durch ihre Experimente konnten Fischer und Müller zeigen, dass Versuche, braunes Fettgewebe über M2-Makrophagen zu aktivieren, nicht zum Erfolg führten. Verschiedene Pharmakotherapien zielen darauf ab, Oxidationsprozesse anzukurbeln, um Adipositas zu behandeln. Die weltweite Suche nach geeigneten Molekülen geht weiter. Die Studien sind Bestandteil einer großen internationalen Kooperation, besonders mit Prof. Christoph Buettner von dem ICAN School of Medicine at Mount Sinai, New York. 

Grafik: Kälte induziert die Bildung und Sekretion des Hormons Noradrenalin (NE) im sympathischen Nervensystem (SNS). Durch Bindung von NE an den beta-adrenergen Oberflächenrezeptor (AR) von braunen Fettzellen wird ein intrazellulärer Signalweg zur Aktivierung des Proteins UCP1 in Gang gesetzt. Das Schlüsselprotein UCP1 ermöglicht die Wärmebildung in den Mitochondrien mittels Verbrennung von gespeicherten Fettsäuren. Entgegen bisheriger Erkenntnisse produzieren M2 Makrophagen, die vermehrt im braunen Fett vorkommen, kein NE und tragen somit nicht zur Wärmebildung bei.

Originalveröffentlichung: Katrin Fischer et al. (2017), Alternatively activated macrophages do not synthesize catecholamines or contribute to adipose tissue adaptive thermogenesis. Nature Medicine, doi:10.1038/nm.4316. 
 

Quelle: HMGU