Makrophagen lassen braunes Fettgewebe kalt

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.

Dogma widerlegt

„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 Institut für Diabetes und Adipositas (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.

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.

Internationale Zusammenarbeit

An den Arbeiten waren neben dem Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) des Helmholtz Zentrums München u.a. das  Diabetes, Metabolism and Obesity Institute und die Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, beteiligt. Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören.

Systembiologische und translationale Ansätze am IDO

Das Institut für Diabetes und Adipositas (IDO) erforscht die Erkrankungsmechanismen des Metabolischen Syndroms mit systembiologischen und translationalen Ansätzen. Mittels zellulärer Systeme, genetisch modifizierter Mausmodelle und klinischer Interventionsstudien sollen neue Signalwege und Zielstrukturen entdeckt werden. Ziel ist die interdisziplinäre Entwicklung innovativer Therapieansätze zur personalisierten Prävention und Behandlung von Adipositas, Diabetes und deren Begleiterkrankungen. Das IDO ist Teil des Helmholtz Diabetes Center (HDC). (HZM, red)

*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 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.