Grazer Forscher sind Fettleibigkeit auf der Spur
Störungen des Fettstoffwechsels führen nicht nur zu massiven Einlagerungen von Lipiden (Fetten) im Fettgewebe, sondern auch in anderen Geweben und Organen wie der Leber oder im Herzen. Dies kann zu gefährlichen Erkrankungen wie Fettleibigkeit, Arteriosklerose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen.
Energieüberschuss wird in Depots angelegt
Fette sind neben den Kohlenhydraten die wichtigsten Energielieferanten des Organismus. Aus dem Energieüberschuss in der Nahrung werden die Lipide, die zum überwiegenden Teil aus Triglyceriden und langkettigen Fettsäuren bestehen, in Depots angelegt. Bei Bedarf können sie in ihre Bausteine gespalten und an das Blut abgegeben werden. Um gespeichertes Fett zu mobilisieren, besitzt der Körper spezielle fettspaltende Enzyme, die Lipasen.
Molekulare Biowissenschaften, UniGraz
Fettspaltung und Fettaufbau laufen gleichzeitig
Fettspaltung und Aufbau zugleich
Mit Hilfe einer neuartigen Mikroskopietechnologie, bei der Molekülschwingungen als Kontrastmechanismus verwendet werden, konnte das Team am IMB erstmals zeigen, dass gegensätzliche Reaktionen wie Fettspaltung und Fettaufbau in Adipocyten (Fettzellen) gleichzeitig in der Zelle ablaufen. Bisher ging man von einem „entweder/oder“ aus.
„Können durch Fettspaltung freigesetzte Fettsäuren nicht sofort verbraucht oder weiterverarbeitet werden, werden diese sehr rasch wieder in Speicherfett umgewandelt“, schilderte IMB-Sprecherin Caroline Schober-Trummer. Dies schütze die Zelle vor einem Übermaß an Fettsäuren. Diese können nämlich Vorläufersubstanzen für eine Reihe toxischer, also für den Organismus giftiger Stoffe sein. „Mit dem Mechanismus wird die gefährliche Situation offenbar so kurz wie möglich gehalten“, vermutet Schober-Trummler.
Spezielle Technik mit weniger Aufwand
Heimo Wolinski hat die Untersuchungen mittels sogenannter CARS-Mikroskopie an Zellkulturen von Mäusen und menschlichen Stammzellen durchgeführt. Damit wird die Abbildung von Molekülen in lebenden Zellen über längere Zeitintervalle möglich, ohne dass diese mit Farbstoffen markiert werden müssen. Dabei entsteht der Kontrast zur Bildgebung durch gezielte Anregung von Eigenschwingungen der Moleküle in der untersuchten Probe. Die aufwändige und bisweilen das Verhalten der Moleküle beeinflussende Fluoreszenzmarkierung der Probe entfällt.
Uni Graz/Institut für Molekulare Biowissenschaften
Durch Eigenschwingung werden Fettzellen unter dem Mikroskop zum Leuchten gebracht
Bei dieser CARS-Mikroskopiemethode sind Fetttröpfchen einer Fettzelle deutlich als helle, runde Flecken zu sehen. In dieser Form werden Speicherfette gelagert. Durch den etwas helleren Bereich im Vergleich zum Hintergrund sind die Umrisse der Zelle schwach zu erkennen. Auch eine Fettzelle besteht nicht ausschließlich aus Fett, sondern beinhaltet verschiedene Organellen, die spezifische Aufgaben erfüllen. Da das Mikroskop aber so eingestellt ist, dass nur Speicherfette (sogenannte Neutralfette) angeregt werden und leuchten, sind diese nicht sichtbar.
Teilbereich eines Forschungsprojektes
Das Projekt ist ein Teilprojekt des Spezialforschungsbereiches „Lipotox“, der die gestörte Aufnahme oder Produktion von Fettsäuren und Lipiden, die zur Bildung giftiger Substanzen und letztlich zu gefährlichen Erkrankungen führt, untersucht. Dabei stehen vor allem jene biochemischen Mechanismen, die beim Abbau zellulär gespeicherter Fette beteiligt sind, im Zentrum des Interesses.