Erforschung weißer und brauner Fettzellen

Ärzte Zeitung: Herr Professor Schulz, anfangs haben Sie sich mit Mitochondrien beschäftigt. Jetzt steht braunes und weißes Fettgewebe im Fokus, wofür Sie mit dem Paul-Ehrlich-Nachwuchspreis geehrt worden sind. Welche Verbindung besteht zu Ihrer aktuellen Forschung?

Professor Tim Schulz: Das Besondere am braunen Fett ist, dass es extrem viele Mitochondrien enthält. Diese Fettzellen gehören wohl zu jenen mit den meisten dieser Organellen. Mitochondrien stehen im Zentrum der Funktion der braunen Fettzellen.

Weißes Fett ist "schlecht", braunes Fett ist "gut" – ist diese Bewertung gerechtfertigt?

Schulz: So vereinfacht gesagt natürlich nicht. Durch die moderne Ernährung ist die Energiespeicherkapazität der weißen Zellen überlastet, was das weiße Fett zum "schlechten" Mitspieler in dem System macht. Braune Fettzellen enthalten zwar auch Fett, aber ihre Funktion ist – soweit wir das heute verstehen – die Wärmeproduktion.

Die Energiespeicher im braunen Fettgewebe sind sehr schnell aufgebraucht, wodurch in der Folge weiße Fettzellen angezapft werden. Das könnte vielleicht eines Tages therapeutisch bei Übergewicht genutzt werden.

Säuglinge haben noch viel braunes Fett für die Wärmeproduktion, Erwachsene nur noch rudimentär, vor allem am Hals und entlang großer Gefäße. Beruht der Verlust auf dem Altern oder wird es gezielt abgebaut?

Schulz: Grundsätzlich wird braunes Fett nur dann gebildet, wenn es gebraucht wird, etwa wenn es kalt ist. Neugeborene müssen sich durch mehr aktive braune Fettzellen warm halten. Beim Heranwachsenden ist das immer weniger notwendig. So verlieren wir in den ersten Lebensjahren relativ viel braunes Fett. Aufgrund der Fehlfunktion von Stammzellen geht mit der Zeit die Fähigkeit verloren, die erforderliche Menge an braunem Fett zu erzeugen. Viele Funktionen dieser Zellen sind jedoch noch nicht verstanden.

Gibt es eine gemeinsame Vorläuferstammzelle für braune und weiße Fettzellen, deren Schicksal man gezielt steuern könnte?

Schulz: Das erforschen auch wir derzeit in meinem Labor in Potsdam. Wir wollen wissen, wie wir Stammzellen dazu bringen können, braune Fettzellen zu bilden, und versuchen, die beteiligte Signalmolekülkaskade sowie Mechanismen zu verstehen, die diese Kaskade beeinflussbar machen.

Es gibt im Übrigen das Konzept der mesenchymalen Stammzelle, kurz MSC, das jedoch noch sehr heftig diskutiert wird. Diese MSC gibt es nicht nur im Fettgewebe, sondern in allen Organen, auch im Knochen. Es wird diskutiert, ob der Begriff MSC wirklich adäquat ist.

In meinem Labor wollen wir diese heterogene Population auseinanderpflücken und nach Untergruppen schauen. Wir wollen genauer definieren, welche Zellen auf Stimuli ansprechen, die die Entwicklung brauner Fettzellen einleiten. Und wir überprüfen, welche Untergruppe besonders sensitiv ist, um ausschließlich regulatorische Funktionen in diesem Zusammenhang zu übernehmen, ohne sich selbst zu differenzieren.

Entstehen Fettzellen tatsächlich auch im Knochen?

Schulz: Ich bin überzeugt, dass diese Zellen im Knochen entstehen, auch wenn es dazu Kontroversen gibt. Im Knochen fällt die Entscheidung, ob Knochen- oder Fettgewebe gebildet wird, und zwar ausschließlich aus weißen Fettzellen, denn braune Zellen kommen hier nicht vor.

Sie haben entdeckt, dass die Stammzellen im Knochenmark durch Alterung und fettreiche Ernährung nicht mehr in der Lage sind, Knochensubstanz aufzubauen, weil weiße Fettzellen das verhindern. Wie könnte diese Entwicklung aufgehalten bzw. rückgängig gemacht werden?

Schulz: Bei Versuchen mit Gliptinen haben wir entdeckt, dass sich damit die Knochenheilung verbessern lässt. Solche Diabetesmedikamente hemmen das Enzym Dipeptidylpeptidase-4 (DPP-4) und verhindern den Abbau von Inkretinhormonen wie GLP-1. DPP-4 hat außer Inkretinen eine Reihe weiterer Substrate.

Noch weiß man aber nicht, welche das im Knochen sind. Vielleicht sind es dort ebenfalls Inkretine, es könnten aber auch etwa Zytokine wie der Wachstumsfaktor CXCL12 sein. Mehr als dass Gliptine einen positiven Effekt auf die Knochenheilung haben, können wir jedoch derzeit noch nicht sagen. Noch befinden wir uns im Tierversuchsstadium.

Langfristig suchen wir eine neue Anwendung für Gliptine, durch die die Knochenheilung etwa bei Diabetikern oder Menschen mit Adipositas verbessert wird.

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