Zwei Gene, die im Fettgewebe krankhaft übergewichtiger Menschen verstärkt aktiv sind, wurden jetzt durch renommierte Wissenschaftler, die am Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD) beteiligt sind, identifiziert. Dies ist ein Ergebnis einer neuen Studie des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) in Potsdam-Rehbrücke, eines Partners im DZD, und des Universitätsklinikums Leipzig. Diese Gene begünstigen die Fetteinlagerung im viszeralen Fettgewebe*, dem so genannten Eingeweidefett im Bauchraum. Wie weitere Ergebnisse der Studie annehmen lassen, fördert eine erhöhte Aktivität der beiden Gene die Freisetzung eines Enzyms im Fettgewebe, das für die Bildung von Cortisol verantwortlich ist. Cortisol ist als Stresshormon bekannt, spielt aber auch eine Rolle für die Regulation des Energiehaushalts.
Krankhaftes Übergewicht (Adipositas) gehört zu den komplexen Erkrankungen, an deren Entstehung zahlreiche Gene im Zusammenspiel mit Umweltfaktoren beteiligt sind. Ein Ziel der Wissenschaftler ist es, durch die Kenntnis der Gene und deren Funktion mehr über die molekularen Mechanismen zu erfahren, die zur Krankheitsentstehung beitragen, um so neue Ansätze für wirksamere Medikamententherapien zu entwickeln.
Da Mensch und Maus genetisch sehr ähnlich sind, nutzen die Forscher am DIfE zunächst Mausmodelle, um Gene zu identifizieren, die an der Entstehung von Übergewicht beteiligt sind. In der aktuellen Studie führten sie - ähnlich wie Gregor Mendel dies mit Erbsen tat - Kreuzungsexperimente mit Mäusen durch. Hierbei verpaarten sie Mäuse eines zu Übergewicht neigenden und Mäuse eines normalgewichtigen Mausstamms** miteinander. Durch einen Vergleich der übertragenen äußeren Merkmale auf die Nachkommen mit den übertragenen Erbgutfragmenten konnten sie auf einem Chromosom einen Bereich eingrenzen, der stark mit Übergewicht assoziiert ist. Weiterführende Analysen dieses Bereichs identifizierten letztendlich das Ifi202b-Gen, das zur Ifi200-Genfamilie gehört, als Übergewichtsgen.
Cortisol trägt zu Übergewicht bei
Mäuse, die das intakte Gen von ihren Eltern geerbt hatten, wurden schnell übergewichtig. Dagegen blieben die Nachkommen normalgewichtig, wenn sie von ihren Eltern eine durch eine natürliche Mutation funktionslos gewordene Variante des Gens vererbt bekommen hatten. Wie anschließende Untersuchungen des Fettgewebes und in Kultur gehaltener Zellen zeigten, reguliert das vom intakten Ifi202b-Gen abgeleitete Protein ein bestimmtes Enzym im Fettgewebe. Dieses wandelt das biologisch inaktive Cortison in das aktive Hormon Cortisol um. Je stärker das Ifi202b-Gen aktiviert war, desto mehr Enzym konnten die Forscher im Fettgewebe nachweisen. Ein wichtiger Hinweis darauf, dass auch das im Gewebe produzierte Cortisol bei der Entstehung von Übergewicht eine Rolle spielt.
„Nachdem wir die entscheidende Genfamilie identifiziert hatten, untersuchten wir nun zielgerichtet die entsprechenden Gene bei 53 normalgewichtigen und 221 krankhaft übergewichtigen Personen und wurden fündig“, sagt Erstautorin Heike Vogel. Zwei Gene der menschlichen Ifi-Genfamilie, IFI16 und MNDA, sind ebenfalls mit Übergewicht assoziiert. Sie sind im viszeralen Fettgewebe übergewichtiger Menschen sehr viel stärker aktiv, wobei die Größe der Fettzellen mit steigender IFI16- und MNDA-Genaktivität zunimmt.
Neue Strategien der Diabetesvorbeugung
„Die weitere Aufklärung der zellulären Funktion von Ifi202b wird uns auch zu neuen Strategien der Diabetesprävention führen“, erklärt Hans-Georg Joost, wissenschaftlicher Direktor des DIfE. Denn viel viszerales Fett im Bauchraum ist ein Risikofaktor für Typ-2-Diabetes. Studienleiterin Annette Schürmann ergänzt „Dass die identifizierte Genfamilie sowohl beim Menschen als auch bei Mäusen eine Rolle spielt, ist von entscheidendem Vorteil.“ Denn so könne man die Genfunktionen und die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen an Modellsystemen wie der Maus oder bestimmten Zelllinien unter kontrollierten Bedingungen erforschen. Am Menschen sind solche Studien oft aus ethischen sowie auch aus praktischen Gründen nicht möglich.
Publikation: Vogel,H et al. Loss of function of Ifi202b by a microdeletion on chromosome 1 of C57BL/6J mice suppresses 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 expression and development of obesity. Human Molecular Genetics; Advance Access published June 12, 2012
http://hmg.oxfordjournals.org/content/early/2012/06/12/hmg.dds213.full.pdf?keytype=ref&ijkey=RjgTKzKy5acnzh0
Hintergrundinformationen
*Das viszerale Fett ist das Fett, das sich im Bauchraum um die Eingeweide herum ablagert. Es ist stoffwechselaktiver als das Unterhautfettgewebe. Menschen, die sehr viel viszerales Fett haben, tragen meist auch ein erhöhtes Risiko für Typ-2-Diabetes (den so genannten Alterszucker), Herz-Kreislauf-Erkrankungen und bestimmte Krebsarten wie Darmkrebs.
**Die für die Kreuzungsexperimente verwendeten Mausstämme: Die New Zealand obese-Maus nimmt natürlicherweise unter einer fettreichen Diät schnell an Gewicht zu und entwickelt eine Adipositas (Fettsucht), wobei der Körperfettanteil auf über 40 Prozent steigen kann. Die Mäuse des C57BL/6J (B6)-Stamms nehmen trotz eines sehr hohen Fettanteils im Futter aufgrund ihrer genetischen Veranlagung deutlich weniger zu und bleiben schlank.