News

30.09.2015

Vernetzte Zellkraftwerke für eine schlanke Linie

Neuherberg, 30.09.2015. Unser Körper stellt den Energiehaushalt kontinuierlich auf ein verändertes Nahrungsangebot oder körperliche Aktivität ein. Störungen in diesem Prozess spielen eine wesentliche Rolle bei der Entstehung von Stoffwechselerkrankungen wie Adipositas und Diabetes. Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München, ein Partner des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung, berichten jetzt im Journal ‚Cell Metabolism‘, dass dabei das Protein Calcineurin eine zentrale Funktion übernimmt, indem es gezielt Mitochondrien im Muskel miteinander vernetzt und so die Zellatmung optimiert.

Dr. Paul Pfluger und Prof. Dr. Matthias Tschöp, Quelle: Helmholtz Zentrum München

In den Mitochondrien wird die aufgenommene Nahrung über biochemische Zwischenschritte in Energie umgewandelt. Die „Kraftwerke“ der Zelle sind in einem Netzwerk miteinander verbunden, welches je nach Aktivität und Bedarf der Zelle über eine Verschmelzung (Fusion) bzw. Teilung (Fission) von Mitochondrien dynamisch reguliert werden kann. Wissenschaftler am Helmholtz Zentrum München berichten von einem neuen Mechanismus, wie die Zelle durch Bildung von länglichen mitochondrialen Nanotunneln die Zellatmung verstärkt und hierdurch eine allgemeine Verbesserung des Energie- und Glukosehaushalts im gesamten Körper bewirken kann.

Calcineurin als Schlüsselmolekül identifiziert
Entscheidend dabei ist das Molekül Calcineurin. „In unserer Studie konnten wir zeigen, dass Fliegen, die kein Calcineurin produzieren können, trotz hochkalorischer Nahrung ein geringeres Gewicht, geringere Fettspeicher sowie eine erhöhte Stoffwechselrate aufwiesen“ so Dr. Paul Pfluger vom Institut für Diabetes und Adipositas (IDO), der das Team aus Kollegen des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) und Wissenschaftlern aus den USA leitete.

Und scheinbar sind die Fliegen kein evolutionärer Einzelfall: auch Mäuse mit einem Calcineurin-Defekt waren trotz fettreicher Nahrung vor Übergewicht geschützt und zeigten einen erhöhten Kalorienverbrauch. Um diesen Effekt zu bestätigen, hemmten die Wissenschaftler im Tiermodell ganz gezielt die Wirkung von Calcineurin durch einen entsprechenden Inhibitor, das sogenannte Tacrolimus*. In der Tat konnte diese Behandlung ebenfalls die Gewichtszunahme durch kalorienreiche Nahrung reduzieren.

Calcineurin-Inhibitoren seit Jahren in der Klinik
„Ein evolutionär so hoch konservierter Mechanismus zur Kontrolle des Stoffwechsels in Fliegen und Mäusen lässt vermuten, dass Calcineurin auch im Menschen eine ähnliche Rolle spielt“, spekuliert Paul Pfluger. „Es würde also naheliegen, die Funktion von Calcineurin medikamentös zu unterbinden, um Fettsucht zu behandeln“. Entsprechende Inhibitoren werden hochdosiert bereits seit Jahren in der Klinik eingesetzt, um eine Abstoßungsreaktion nach Gewebstransplantationen zu verhindern, sind aber aufgrund zahlreicher Nebenwirkungen nicht unumstritten. Effekte von niedrigdosierten Calcineurin-Inhibitoren auf das Körpergewicht von adipösen Patienten wurden allerdings bisher nicht klinisch untersucht. „Unserer Meinung nach ist eine solche Studie mit niedrigen Konzentrationen von Calcineurin-Inhibitoren durchaus sinnvoll. Entsprechende Ansätze werden aktuell getestet“, so Pfluger.


Weitere Informationen

Hintergrund
* Tacrolimus wird seit Jahren in hoher Dosis zur Suppression des Immunsystems eingesetzt. Das Molekül kommt bei Abstoßungsreaktionen oder atopischen Ekzemen zum Einsatz. Die systemische Gabe ist allerdings mit zahlreichen Nebenwirkungen verbunden.

Original-Publikation:
Pfluger, P. et al. (2015). Calcineurin Links Mitochondrial Elongation with Energy Metabolism, Cell Metabolism, DOI: 10.1016/j.cmet.2015.08.022

Link zur Fachpublikation
www.cell.com/cell-metabolism/abstract/S1550-4131(15)00455-6