Dieser Artikel fokussiert sich auf die Unterschiede zwischen weißem, braunen und beigen Fettgewebe, sowie die Bedeutung von Adipokinen für die Entwicklung von Fettleibigkeit und Insulinresistenzen.
Weißes, braunes und beiges Fettgewebe
Fettleibigkeit ist eine Folge der übermäßigen Akkumulation von Triglyceriden (Fett) in den Adipozyten des Fettgewebes. Dies führt zu niedrig-gradiger chronischer Inflammation. Fettleibigkeit oder Adipositas ist zudem eine der wichtigsten Risikofaktoren für das metabolische Syndrom, eine Kombination diverser Stoffwechselstörungen, darunter Diabetes und kardiovaskuläre Erkrankungen, wie Hypertonie, Hyperglykämie und Dyslipidämie. Fettleibigkeit kann zudem ursächlich an der Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen, Asthma und Krebs beteiligt sein.
Das Fettgewebe von Säugetieren wird in Abhängigkeit von dessen zellulärer Zusammensetzung in zwei Typen eingeteilt, die als weißes (WAT) oder braunes Fettgewebe (BAT) bezeichnet werden. Weißes Fettgewebe (WAT) ist hauptsächlich aus weißen Adipozyten zusammengesetzt und findet sich im gesamten Körper, primär aber unter der Haut (subkutanes Fettgewebe) und in größeren Einlagerungen im Bauchraum (viszerales Fettgewebe). WAT erreicht hierbei sogar in gesunden Menschen bis zu 25% des Körpergewichts. Ein Großteil des Volumens weißer Adipozyten wird durch eine große Fettvakuole eingenommen, in der verbleibenden dünnen Randregion befinden sich Zellkern und Zytoplasma. Weiße Adipozyten dienen als Speicherzellen für Energie in Form neutraler Triacylglycerine, die bei Nahrungsmangel wieder freigesetzt und verbrannt werden können. Zudem wirkt das subkutane Fettgewebe als Isolationsschicht und interagiert durch die Sekretion von Adipokinen aktiv mit den Schlüsselorganen den Stoffwechsels, allen voran der Leber.
In der Vergangenheit war braunes Fettgewebe (BAT) nur bei Winterschläfern und Kleinkindern bekannt. In den letzten Jahren konnte braunes Fettgewebe jedoch auch bei Erwachsenen nachgewiesen werden. BAT findet sich bei Menschen ähnlich wie bei Mäusen in der Nackenregion und um das Schlüsselbein. Braune Adipozyten sind in der Regel kleiner als ihre weißen Verwandten und enthalten mehrere kleine Lipidvakuolen. Die braune Farbe ist eine Folge der hohen Anzahl an Mitochondrien im Zellplasma. Die normale Fettsäureoxidation wird in diesen Mitochondrien durch das Protein Thermogenin (auch uncoupling protein 1 UCP1) von der ATP Synthese entkoppelt. Die Energie wird in der Folge nicht als ATP sondern als Wärme freigesetzt und ermöglicht somit eine aktive Form der Thermogenese. Größere Mengen braunen Fettgewebes sind zudem mit einem geringeren Risiko für Übergewicht assoziiert. Vor kurzem wurden in weißem Fettgewebe Zellen entdeckt, die Eigenschaften ähnlich zu den braunen Adipozyten aufweisen. Diese Zellen wurden beige Adipozyten bzw. braune Adipozyten-ähnliche Zellen genannt und zeigen nur eine geringe basale Expression von UCP1. In Folge physischer und chemischer Stimulation (beispielsweise Kälte) steigen die UCP1 Expressionslevel aber rasant an und erhöhen so die Thermogenese. Beige und braune Adipozyten besitzen unterschiedliche Vorläuferzellen und unterscheiden sich auch sonst in ihrem molekularen Profil.
Adipokine - Fettleibigkeit, Insulinresistenz & kardiovaskuläre Biomarker
Adipokine bezeichnet eine Gruppe im Fettgewebe produzierter biologisch aktiver Substanzen, mit Hilfe derer das WAT bzw. BAT autokrin/parakrin oder endokrin mit dem Hirn, Herz, Gefäßsystem, Leber und Muskeln kommuniziert. Einige dieser Adipokine werden ausschließlich oder primär durch Adipozyten sekretiert, während andere auch in einer Reihe weiterer Gewebe produziert werden. Die Diversität der Adipokine sowohl mit Bezug auf ihre Struktur als auch ihre Funktion ist beachtenswert. Zu den Adipokinen gehören unter anderem klassische Zytokine (z.B. TNF-a, IL-6), Chemokine (z.B. MCP-1), Proteine des alternativen Komplementsystems (z.B. Adipsin), sowie Proteine, beteiligt an der Regulation der vasculären Hämostase (u.A. PAI-1), des Blutdrucks (Angiotensinogen), des Fettstoffwechsels (z.B. RBP4, Zink-alpha-2-glykoprotein) und des Blutzuckerspiegels (z.B. Adiponectin, Leptin, Progranulin, Nampt/Visfatin/PBEF, Resistin, Vaspin, Omentin, Lipocalin-2, Apelin, DPP-4, CTRPs, ausgewählte ANGPTLs). Adipokine wirken entweder pro-inflammatorisch oder anti-inflammatorisch und sind zudem an diversen physiologischen Prozessen beteiligt wie beispielsweise der Regulierung der Nahrungsaufnahme, der Insulinsensitivität, der Zellproliferation, der Angiogenese sowie der Immunabwehr. Fettleibigkeit und Übergewicht resultieren in einer Fehlregulation der Adipokine und führen so zu einem chronischen Entzündungszustand, der wiederum eine Vielzahl der negativen gesundheitlichen Folgen der Adipositas, wie die Insulinresistenz auslöst. Braunes Fettgewebe produziert ebenfalls Adipokine doch zum jetzigen Zeitpunkt ist die endokrine Funktion des BAT nur unzureichend untersucht und auch bezüglich der komplexen Interaktionen der anderen Adipokine gibt es noch viele offene Fragen. Folglich ist es nur allzu verständlich, dass das Interesse für potenzielle Anwendungen von Adipokinen und Myokinen rasant ansteigt, und es ist zu erwarten, dass das Forschungsfeld auch in den kommenden Jahren spannend bleiben wird.
