Gen, das mit einer mitochondrialen Dysfunktion bei Fettleibigkeit assoziiert ist

Zusammenfassung: Forscher haben erhebliche Fortschritte beim Verständnis der Auswirkungen von Fettleibigkeit auf Mitochondrien gemacht, wie in einer aktuellen Studie detailliert beschrieben wird.

Sie fanden heraus, dass eine fettreiche Ernährung dazu führt, dass die Mitochondrien in den Fettzellen von Mäusen in kleinere, weniger effiziente Einheiten zerfallen – ein Prozess, der von einem einzelnen Gen gesteuert wird. Durch die Löschung dieses Gens wurden die Mäuse trotz der gleichen fettreichen Ernährung vor einer Gewichtszunahme geschützt.

Diese Studie liefert neue Erkenntnisse über metabolische Ungleichgewichte bei Fettleibigkeit und ebnet den Weg für mögliche gezielte Therapien.

Wichtige Fakten:

1. Die Studie ergab, dass eine fettreiche Ernährung zum Abbau der Mitochondrien in den Fettzellen führt und so deren Fähigkeit zur Fettverbrennung verringert.
2. Es wurde festgestellt, dass ein mit RaIA verknüpftes Gen für die Fragmentierung der Mitochondrien und Stoffwechselstörungen bei Fettleibigkeit verantwortlich ist.
3. Durch die Entfernung dieses Gens konnten die Forscher Mäuse erfolgreich vor Fettleibigkeit schützen, die durch eine fettreiche Ernährung verursacht wurde, was auf ein neues therapeutisches Ziel für die Behandlung von Fettleibigkeit beim Menschen schließen lässt.

Quelle: Universität von Kalifornien San Diego

Die Zahl der fettleibigen Menschen hat sich seit 1975 fast verdreifacht, was zu einer weltweiten Epidemie führte. Während Lebensstilfaktoren wie Ernährung und Bewegung eine Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten von Fettleibigkeit spielen, haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Fettleibigkeit auch mit intrinsischen Stoffwechselstörungen verbunden ist.

Jetzt haben Forscher der UC San Diego School of Medicine ein neues Licht auf die Auswirkungen von Fettleibigkeit auf unsere Mitochondrien geworfen, die wichtigen energieproduzierenden Strukturen in unseren Zellen.

In einer Studie veröffentlicht am 29. Januar 2023 in Normaler StoffwechselDie Forscher fanden heraus, dass sich die Mitochondrien in ihren Fettzellen aufteilten, wenn Mäusen eine fettreiche Diät verabreicht wurde, und zwar in kleinere Mitochondrien mit einer verminderten Fähigkeit, Fett zu verbrennen. Darüber hinaus entdeckten sie, dass dieser Prozess von einem einzigen Gen gesteuert wird. Indem sie dieses Gen aus Mäusen entfernten, konnten sie sie vor einer Gewichtszunahme schützen, selbst wenn sie sich genauso fettreich ernährten wie andere Mäuse.

„Überschüssige Kalorien durch übermäßiges Essen können zu einer Gewichtszunahme führen und auch eine Kaskade von Stoffwechselprozessen auslösen, die die Energieverbrennung reduzieren“, sagte Dr. Alan Salthill, Professor an der medizinischen Abteilung der UC San Diego School of Medicine. „Das führt zu Fettleibigkeit.“ schlechter.“ „Das von uns identifizierte Gen ist ein wichtiger Teil dieser Verlagerung von gesundem Gewicht zu Fettleibigkeit.“

Fettleibigkeit, von der mehr als 40 % der Erwachsenen in den Vereinigten Staaten betroffen sind, entsteht, wenn der Körper zu viel Fett ansammelt, das hauptsächlich im Fettgewebe gespeichert wird. Fettgewebe bietet typischerweise wichtige mechanische Vorteile, indem es lebenswichtige Organe polstert und isoliert. Es hat auch wichtige Stoffwechselfunktionen, wie die Freisetzung von Hormonen und anderen zellulären Signalmolekülen, die andere Gewebe anweisen, Energie zu verbrennen oder zu speichern.

Bei einem Kalorienungleichgewicht wie beispielsweise Fettleibigkeit beginnt die Fähigkeit der Fettzellen, Energie zu verbrennen, zu versagen, was einer der Gründe dafür ist, dass es für übergewichtige Menschen schwierig ist, Gewicht zu verlieren. Wie diese Stoffwechselstörungen entstehen, gehört zu den größten Rätseln im Zusammenhang mit Fettleibigkeit.

Um diese Frage zu beantworten, fütterten die Forscher Mäuse mit einer fettreichen Diät und maßen die Wirkung dieser Diät auf Mitochondrien in Fettzellen, den Strukturen innerhalb der Zellen, die bei der Fettverbrennung helfen. Sie entdeckten ein ungewöhnliches Phänomen. Nach einer fettreichen Ernährung kam es zu einer Fragmentierung der Mitochondrien in Teilen des Fettgewebes der Mäuse, die sich in viele kleinere, ineffiziente Mitochondrien aufteilten, die weniger Fett verbrannten.

Sie entdeckten nicht nur diesen Stoffwechseleffekt, sondern auch, dass er durch die Aktivität eines einzelnen Moleküls namens RaIA gesteuert wird. RaIA hat viele Funktionen, unter anderem hilft es beim Abbau von Mitochondrien, wenn diese versagen. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass eine Überaktivität dieses Moleküls die normale Funktion der Mitochondrien beeinträchtigt, was zu Stoffwechselproblemen im Zusammenhang mit Fettleibigkeit führt.

„Im Wesentlichen scheint die chronische Aktivierung von RaIA eine entscheidende Rolle bei der Begrenzung des Energieaufwands im fettleibigen Fettgewebe zu spielen“, sagte Saltiel. „Durch das Verständnis dieses Mechanismus sind wir der Entwicklung gezielter Therapien einen Schritt näher gekommen, die Gewichtszunahme und die damit verbundenen Stoffwechselungleichgewichte durch eine Steigerung der Fettverbrennung bekämpfen können.“

Durch die Löschung des mit RaIA assoziierten Gens konnten die Forscher die Mäuse vor einer ernährungsbedingten Gewichtszunahme schützen. Durch eine tiefere Untersuchung der Biochemie fanden die Forscher heraus, dass einige der von RaIA bei Mäusen betroffenen Proteine ​​menschlichen Proteinen ähneln, die mit Fettleibigkeit und Insulinresistenz in Zusammenhang stehen, was darauf hindeutet, dass ähnliche Mechanismen zu Fettleibigkeit beim Menschen führen können.

„Der direkte Vergleich zwischen der von uns entdeckten grundlegenden Biologie und den klinischen Ergebnissen aus der Praxis unterstreicht die Bedeutung der Ergebnisse für den Menschen und legt nahe, dass wir möglicherweise zur Behandlung oder Vorbeugung von Fettleibigkeit beitragen können, indem wir mit neuen Therapien auf den RaIA-Signalweg abzielen“, sagte Saltiel .

„Wir fangen gerade erst an, den komplexen Stoffwechsel dieser Krankheit zu verstehen, aber die zukünftigen Möglichkeiten sind aufregend.“

Zu den Co-Autoren der Studie gehören: Wenmin Xia, Preethi Virajandham, Yu Cao Yayun Xu, Tory Ryan, Jiaxin Qian, Ying Jones, Zhao Weihong, Zichen Wang, Hiroyuki Hakozaki und Johannes Schoenberg von der University of California, San Diego Peng Zhao von der University of California. . vom Texas Health Science Center, Hui Gao und Mikael Ryden vom Karolinska Institutet, Christopher Liddell, Ruth Yu, Michael Downes, Ronald Evans und Jianfeng Huang vom Salk Institute for Biological Studies, Martin Wabich vom Universitätsklinikum Ulm und Shannon Reilly am Weill Medical College. Von der Cornell University.

Finanzierung: Diese Studie wurde teilweise von den National Institutes of Health finanziert (Zuschüsse P30DK063491, R01DK122804, R01DK124496, R01DK125820 und R01DK128796).

Über Neuigkeiten aus der Genetik- und Adipositasforschung

Autor: Miles Martin
Quelle: Universität von Kalifornien San Diego
Kommunikation: Miles Martin – University of California San Diego
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Offener Zugang.
„Fettleibigkeit führt aufgrund der RalA-Aktivierung zu einer Fragmentierung der Mitochondrien und einer Dysfunktion der weißen Adipozyten„Von Alan Salthill et al. Normaler Stoffwechsel

eine Zusammenfassung

Fettleibigkeit führt aufgrund der RalA-Aktivierung zu einer Fragmentierung der Mitochondrien und einer Dysfunktion der weißen Adipozyten

Mitochondriale Dysfunktion ist ein Kennzeichen von Fettleibigkeit, Insulinresistenz und Fettlebererkrankungen bei Menschen und Nagetieren. Hier zeigen wir, dass die Fütterung einer fettreichen Diät (HFD) eine mitochondriale Fragmentierung in inguinalen weißen Adipozyten männlicher Mäuse verursacht, was zu einer verringerten Oxidationskapazität durch einen Prozess führt, der von der kleinen GTPase RalA abhängt.

Die Expression und Aktivität von RalA ist in weißen Adipozyten nach HFD erhöht. Die gezielte Deletion von RalA in weißen Adipozyten verhindert die Fragmentierung der Mitochondrien und reduziert die durch HFD verursachte Gewichtszunahme durch Erhöhung der Fettsäureoxidation.

Mechanistisch erhöht RalA die Spaltung in Adipozyten, indem es die inhibitorische Ser637-Phosphorylierung des Spaltproteins Drp1 umkehrt, was zu einer weiteren Fragmentierung der Mitochondrien führt. Fettgewebeexpression des menschlichen Homologen von Drp1, DNM1LEs wird positiv mit Fettleibigkeit und Insulinresistenz in Verbindung gebracht.

Somit spielt die chronische Aktivierung von RalA eine Schlüsselrolle bei der Unterdrückung des Energieverbrauchs in fettleibigem Fettgewebe, indem sie das Gleichgewicht der mitochondrialen Dynamik in Richtung einer übermäßigen Spaltung verschiebt, was zu Gewichtszunahme und Stoffwechselstörungen beiträgt.