Braunes Fettgewebe heizt uns ein und macht schlank

Überflüssige Kilos reagieren empfindlich auf verschiedene Stoffwechselprodukte, die von Muskeln oder Darmbakterien produziert werden. Sie vermehren braunes Fettgewebe. Das heizt uns ordentlich ein und das Fett verschwindet bei diesem Energie raubenden Prozess.

Braunes Fettgewebe ist anders

Wir Säugetiere (ja, wir auch 🙂 ) haben drei verschiedene Arten von Fettgewebe: Weißes, braunes und beiges Fettgewebe.

Weißes Fettgewebe dient als Energiespeicher. Braunes Fettgewebe dient zur Erzeugung von Wärme. Unsere 37°C müsse ja irgendwo herkommen. Braunes Fettgewebe ist braun, weil es viele Mitochondrien enthält, deren Enzyme Bestandteile enthalten, die sie braun färben. Normalerweise dient die Zellatmung in den Mitochondrien dazu, Energie in Form von ATP zu konservieren.

Zu diesem Zweck bauen die Mitos einen Protonengradienten auf, schaffen also alle Protonen auf die Außenseite der Membran. Das enthält Energie, die dann die ATP Synthese antreibt. Im braunen Fettgewebe ist aber ein anderes Protein aktiv, das uncoupling Protein, UCP. Es ermöglicht den Protonen einfach so in das Innere zurückzufließen, ohne die ATP – Synthase anzutreiben. Und weil man Energie nicht vernichten kann, wird sie als Wärme freigesetzt.

Dann gibt es noch das beige Fettgewebe. Es ist eine Zwischenform der beiden anderen. Im Ruhezustand dient es als Energiespeicher. Aber man kann es durch Kälte oder Adrenalin und andere Liganden für dessen Rezeptoren aktivieren. Dann wird es auch braun, erzeugt Wärme und steigert den Energieverbrauch.

Man kann weißes in braunes Fettgewebe umwandeln. Dazu benötigt man Signalmoleküle, die in den Muskeln als Reaktion auf sportliche Aktivität oder im Darm als Reaktion auf bestimmte Nahrungsbestandteile produziert werden.

Arbeitende Muskeln senden Botschaften

Wenn sie sich richtig anstrengen müssen, geben Muskeln verschiedene Signalmoleküle ab, die auf verschiedenen Wegen immer dieselbe Folge haben: In den Mitochondrien wird UCP aktiviert und damit die Protonenschleuse geöffnet. Weißes Fettgewebe wird dadurch braun, braunes Fettgewebe fängt an, Energie zu verschleudern.

Zu diesen Signalmolekülen gehören

• Laktat, aus dem Abbau von Glucose, wenn der Sauerstoff knapp wird
• Kynureninsäure, ein Abbauprodukt der Aminosäure Tryptophan
• Inosin, aus dem Purinstoffwechsel
• Betahydroxyisobutyrat (BAIBA), aus dem Stoffwechsel der Aminosäure Valin

Außerdem setzen aktive Muskeln verschiedene Myokine frei. Das sind Proteine, die ähnlich wie Hormone Signale an entfernte Gewebe und Organe senden. Dazu zählen Gehirn, Leber, Fettgewebe und der Darm. Und auch sie fördern die „Verfärbung“ des weißen Fettgewebes und schüren braunes Fettgewebe weiter an.

Darmbakterien feuern braunes Fettgewebe an

Auch im Darm entstehen verschiedene Stoffwechselprodukte, die Einfluss auf die Eigenschaften des Fettgewebes haben. Genau wie die Metabolite der Muskeln bewirken sie, dass sich weißes in braunes Fettgewebe umwandelt und dort die Energie nicht zur ATP Synthese herangezogen, sondern einfach als Wärme abgegeben wird.

Eine alternative Strategie ist, die Umwandlung des inaktiven Schilddrüsenhormons T4 (Thyroxin) in die aktive Form T3 (Triiodthyronin). Eine aktive Schilddrüse erhöht den Energieverbrauch. Auch das geht über den Einfluss auf das Fettgewebe.

• Gallensäuren

Gallensäuren werden in der Leber auf zwei verschiedenen Wegen gebildet und unterscheiden sich dadurch, dass an einer bestimmten Position des Moleküls eine OH-Gruppe hängt. Kältereize führen dazu, dass vermehrt Gallensäuren ohne diese OH-Gruppe gebildet werden. Und das steigert den Energieverbrauch und kann bei Übergewicht helfen.

• Butyrat

Butyrat ist eine kurzkettige Fettsäure, die von vielen Darmbakterien, wie Bacteroides, Eubacterium oder Clostridien, produziert wird. Die Produktion von Butyrat korreliert negativ mit dem BMI. Je mehr Butyrat im Darm, desto schlanker. Auch die Butyratproduktion wird über einen spezifischen Rezeptor, an den die SCFA bindet, durch Kältereize angeregt.

• Succinat

Succinat ist ein Zwischenprodukt des Citratzyklus und signalisiert dort Energieüberschuss. Es entsteht auch als Produkt der bakteriellen Fermentation im Darm. Sein Signalweg endet in der Thermoproduktion des Fettgewebes, interessanterweise wohl über ROS (reaktive Sauerstoffspezies, Radikale), die beim Elektronenstau in der Atmung entstehen.

• Cinnabarinsäure

Cinnabarinsäure (CA, cinnabarinic acid) entsteht im Stoffwechsel von Tryptophan. Sie bindet an einen Glutamatrezeptor und am Ende er dadurch ausgelösten Signalkaskade steht die Lipolyse und Thermogenese in weißem und braunem Fettgewebe. Cinnabarinsäure ist der wesentliche Faktor der schlankmachenden Wirkung von Pu-erh Tee.

• Urolithin A

Urolithin A ist eines von verschiedenen Urolithinen, die von den Darmbakterien produziert werden. Die Synthese startet mit Ellagsäure, einem pflanzlichen Polyphenol, das in Granatäpfeln, Beeren und Walnüssen enthalten ist. Urolithin A verbessert anscheinend die Funktion der Mitochondrien und steigert die Muskelkraft.

• Asparagin

Asparagin ist eine nicht-essenzielle Aminosäure, die aber auch von den Darmbakterien produziert wird. Es besteht eine negative Korrelation zwischen dem Blutplasmalevel von Asparagin und dem Auftreten des metabolischen Syndroms. Asparagin aktiviert mTOR, das anabole Signal für Wohlstand und Überfluss, was letztlich die Thermogenese im braunen Fettgewebe und das Beigewerden von weißem Fettgewebe fördert.

Quelle:

Tang, Yi et al. “Skeletal muscles and gut microbiota-derived metabolites: novel modulators of adipocyte thermogenesis.” Frontiers in endocrinology vol. 14 1265175. 6 Oct. 2023, doi:10.3389/fendo.2023.1265175