Fettzellen, die uns schlank machen? Das tönt paradox. Doch genau eine solche neue Klasse von beigen Fettzellen hat ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der ETH Zürich entdeckt, wie die ETH mitteilt. Diese Zellen verbrauchen Energie und erzeugen Wärme, indem sie biochemische Prozesse scheinbar sinnlos hin- und herlaufen lassen. Fast alle Menschen haben diesen Zelltyp. Je mehr ein Mensch davon hat, desto schlanker ist er tendenziell und desto besser steht es um seine Stoffwechselgesundheit. Die neuen Erkenntnisse könnten helfen, Therapien gegen Übergewicht und Stoffwechselstörungen wie Diabetes zu entwickeln, so die ETH weiter.

Doch der Reihe nach: Im menschlichen Körper gibt es weisse, braune und beige Fettzellen. Weisse Fettzellen speichern Fett als Energiereserve. Die braunen Fettzellen sind vor allem bei Säuglingen aktiv. Sie produzieren Wärme und halten damit die Körpertemperatur der Babys aufrecht. Im Lauf des Lebens nimmt braunes Fettgewebe ab. Beige Fettzellen schliesslich können ebenfalls Wärme produzieren, wenn auch etwas weniger gut als braune Fettzellen. Sie kommen auch bei Erwachsenen vor – eingestreut ins weisse Fettgewebe, vor allem im Nacken- und Schulterbereich. Sie helfen mit, überschüssige Energie zu verbrauchen.

Nun haben Forschende eine neue Art von beigen Fettzellen entdeckt und beschrieben, die sich von den bisher bekannten beigen Fettzellen unterscheiden. «Die neuartigen beigen Fettzellen spielen eine wichtige Rolle beim Energieumsatz im menschlichen Körper. Sie wirken positiv gegen Stoffwechselkrankheiten und Übergewicht», wird Anand Sharma, Postdoc in der Gruppe von ETH-Professor Christian Wolfrum und Mitautor der Studie, in der Mitteilung zitiert. Geleitet wurde die Studie von der ETH Zürich, der Universität Basel, dem Universitätsklinikum Leipzig und dem Dana-Farber Cancer Institute in Boston. Zahlreiche weitere Spitäler und Forschungseinrichtungen weltweit waren daran beteiligt.

Die bisher bekannten beigen Fettzellen erzeugen Wärme gleich wie die die braunen Fettzellen: über das Protein UCP1. In den vergangenen Jahren bemerkten Wissenschaftler:innen, dass es auch beige Fettzellen ohne das Protein UCP1 gibt, und dass sie ebenfalls Energie verbrauchen und damit Wärme produzieren. Das Forschungsteam der ETH Zürich und der beteiligten Institutionen hat die neue Klasse von beigen Fettzellen nun genau charakterisiert und gezeigt, wie sie das tun: über einen Sisyphos-Mechanismus.

Der funktioniert so: Bei allen biochemischen Prozessen, die in den Zellen ablaufen, entsteht immer etwas Wärme. Die neue Klasse der beigen Fettzellen macht sich das zunutze und lässt einzelne Prozesse scheinbar sinnlos hin- und herlaufen. Die Zellen verwenden dafür vor allem zwei Umwandlungsprozesse: Sie wandeln auf Hochtouren Fette in ihre Bestandteile, die Fettsäuren, um und bauen daraus ebenso schnell wieder neue Fette auf. Ähnlich verfahren sie mit dem Molekül Kreatin. Mithilfe eines Enzyms wandeln sie es in das verwandte Molekül Kreatinphosphat um – nur um es postwendend wieder in Kreatin zurückzuwandeln. Wissenschaftler nennen diese Prozesse «futile cycles», also nutzlose Stoffwechselzyklen. Im biochemischen Haushalt bringen sie in der Summe nichts, sie verbrauchen aber Energie und erzeugen Wärme.

Während nur weniger als die Hälfte der Menschen die bisher bekannten beigen Fettzellen besitzt, kommen die neuen Futile-Cycle-Fettzellen bei fast allen Menschen vor. Allerdings haben nicht alle Menschen gleich viele davon. Wie die Forschenden zeigen konnten, sind Personen mit vielen beigen Fettzellen schlanker und haben tendenziell eine bessere Stoffwechselgesundheit: Sie sind weniger anfällig für Übergewicht und Stoffwechselstörungen wie Diabetes.

Diese Erkenntnisse könnten künftig auch medizinisch genutzt werden: Denkbar wäre laut der ETH-Mitteilung etwa die Transplantation von beigen Fettzellen in Menschen, die davon nur wenige haben und an Stoffwechselkrankheiten oder Gewichtsproblemen leiden. Denkbar wäre auch, Medikamente zu entwickeln, die die beigen Fettzellen – die oft inaktiv sind – aktivieren. Damit könnten Menschen mit hohem Blutzuckerspiegel behandelt werden oder ehemals übergewichtige Menschen, die ihr Gewicht mit einer Operation oder anderweitig reduziert haben. «Die Aktivierung der beigen Fettzellen könnte ihnen helfen, ihr niedrigeres Körpergewicht langfristig zu halten», sagt Sharma.

Literaturhinweis: Wang T, Sharma AK, Wu C et al.: Single Nucleus Transcriptomics Identifies Separate Classes of UCP1 and Futile Cycle Beige Cells. Cell Metabolism, 30. Juli 2024, doi: 10.1016/j.cmet.2024.07.005