Die innere Uhr spielt eine Schlüsselrolle beim Wachstum von Fettzellen
"Die Entscheidung, eine Fettzelle zu werden, wird innerhalb von 4 Stunden getroffen"
Die Störung der zirkadianen Uhren, die den Körper und seine Zellen auf den 24-Stunden-Tag-Nacht-Zyklus abstimmen, spielt laut zwei Studien von Forschern der Weill Cornell Medicine eine entscheidende Rolle bei der Gewichtszunahme.
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Eine Studie, die am 27. Juni in Cell Reports veröffentlicht wurde, zeigte, dass Stress, der durch die chronische Verabreichung von Glukokortikoid-Stresshormonen verursacht wird und den normalen Tageszyklus der Freisetzung stört, bei Mäusen einen vorübergehenden Schutzmechanismus auslöst. Dieser Mechanismus kurbelt das Wachstum der Fettzellen und die Insulinproduktion an, während gleichzeitig der überschüssige Blutzucker- und Fettgehalt im Blutkreislauf und in der Leber reduziert wird. Die zweite Studie, die am 8. August in den Proceedings of the National Academies of Sciences veröffentlicht wurde , zeigt, dass sich Vorläuferzellen von Fettzellen während der Ruhephase von Mäusen zu Fettzellen entwickeln. Die Studien deuten darauf hin, dass Stress und andere Faktoren, die die "Uhren" des Körpers aus dem Rhythmus bringen, zur Gewichtszunahme beitragen und neue Behandlungsansätze für Fettleibigkeit vorschlagen können.
"Viele Kräfte wirken gegen einen gesunden Stoffwechsel, wenn wir aus dem zirkadianen Rhythmus geraten sind", erklärt die Hauptautorin beider Studien, Dr. Mary Teruel, außerordentliche Professorin für Biochemie und Mitglied des Gale and Ira Drukier Institute for Children's Health an der Weill Cornell Medicine. "Je mehr wir verstehen, desto eher können wir etwas dagegen tun.
In der ersten Studie ahmten Dr. Teruel und seine Kollegen die störenden Auswirkungen nach, die Krankheiten wie das Cushing-Syndrom oder chronischer Stress auf die üblichen täglichen Schwankungen der Glukokortikoide, einer Klasse von stressbedingten Hormonen, haben. Zu diesem Zweck implantierten sie Mäusen Pellets unter die Haut, die über 21 Tage hinweg Glukokortikoide in konstanter Menge abgaben, und verglichen sie mit normalen Mäusen, die normale Tagesschwankungen aufweisen. Bei den Mäusen mit den Glukokortikoidkügelchen verdoppelte sich die Menge an braunem und weißem Fett innerhalb von 21 Tagen, und der Insulinspiegel in ihren Körpern schnellte in die Höhe, obwohl die Mäuse weiterhin die gleiche gesunde Ernährung wie die normalen Mäuse erhielten.
"Wenn man die Tiere zum falschen Zeitpunkt stresst, hat das dramatische Auswirkungen", sagte Dr. Teruel. "Die Mäuse fressen nicht anders, aber eine große Verschiebung im Stoffwechsel führt zu einer Gewichtszunahme."
Überraschenderweise schienen diese Stoffwechselstörungen einen "Schutzeffekt" zu haben, indem sie den Blutzuckerspiegel niedrig hielten und verhinderten, dass sich Fett im Blut oder in der Leber ansammelte. Als sie die Pellets entfernten, kehrten sich die Stoffwechselveränderungen schnell um.
"Das zeigt, dass die Tiere eine Zeit lang mit chronischem Stress fertig werden können", sagte sie.
In der zweiten Studie banden Dr. Teruel und ihre Kollegen ein rot fluoreszierendes Protein an ein Protein, das die Expression wichtiger Gene der zirkadianen Uhr steuert, und ein gelb fluoreszierendes Protein an den Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptor gamma (PPARG), ein Protein, das die Fettzellenproduktion reguliert. Mit Hilfe dieser beiden Fluoreszenzmarker konnten sie die täglichen Schwankungen der PPARG- und der zirkadianen Genexpression in den Vorläufern von Fettzellen der Maus verfolgen. Sie fanden heraus, dass ein zirkadianes Protein namens CCAAT enhancer binding protein alpha (CEBPA) während der Ruhephase des Tages einen schnellen Anstieg der PPARG-Produktion verursacht. Sobald der PPARG-Spiegel einen bestimmten Schwellenwert erreicht, entscheiden sich die Vorläuferzellen, zu Fettzellen zu werden - ein Prozess, der einige Tage dauert.
"Die Entscheidung, eine Fettzelle zu werden, wird innerhalb von 4 Stunden getroffen. Es ist wie ein Schalter", sagte sie. "Es passiert nur zu einer bestimmten Tageszeit."
Dr. Teruel und ihre Kollegen arbeiten nun daran, zu verstehen, warum die Störung des Tagesrhythmus der Glukokortikoide vorübergehende schützende Stoffwechseländerungen auslöst. Sie wollen auch herausfinden, ob anhaltender Stress oder eine fettreiche Ernährung diese Veränderungen dauerhaft macht. Die Ergebnisse dieser Studien könnten dazu beitragen, festzustellen, wie lange es sicher ist, Menschen mit Glukokortikoid-Medikamenten gegen Krankheiten wie Asthma zu behandeln.
Die Forschungsergebnisse könnten auch zur Entwicklung von Medikamenten führen, die den zirkadianen Rhythmus bei Menschen mit Fettleibigkeit wiederherstellen, als Alternative zu invasiveren Behandlungen wie der bariatrischen Chirurgie. Eine weitere Möglichkeit wären Therapien, die auf das 4-Stunden-Fenster abzielen, in dem die Vorläuferzellen von Fettzellen beginnen, sich zu Fettzellen zu entwickeln, um eine übermäßige Fettansammlung zu verhindern.
Dr. Teruel und ihre Kollegen glauben auch, dass es wichtig sein wird, zu lernen, wie man die zelluläre und die Hauptuhr des Körpers synchronisieren kann.
"Jede Zelle in unserem Körper hat eine eigene Zelluhr, genau wie die Fettzellen, und wir haben eine Hauptuhr in unserem Gehirn, die die Hormonsekretion steuert", sagte sie. "Wir versuchen zu verstehen, wie sie zusammenarbeiten und wie wir sie koordinieren können.
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