Mahlzeit-assoziierte metabolische Antworten des Braunen Fettgewebes und Skelettmuskels in Abhängigkeit vom Körpergewicht

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Klingenspor; Professor Dr. Thomas Skurk
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften ; Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455422993

Metabolisch aktives braunes Fettgewebe (brown adipose tissue=BAT) ist mit geringerer Prävalenz kardiometabolischer Erkrankungen assoziiert und könnte zur Prävention positiver Energiebilanz und Adipositas beitragen. Die vorteilhaften Effekte des BAT sind zum Teil bedingt durch erhöhte Clearance von Glukose und Lipiden, zitterfreie Wärmebildung und erhöhten Ruheumsatz. Geringere kälteinduzierbare BAT-Aktivität ist mit einem sparsamen (thrifty) Metabotyp assoziiert. Individuen mit diesem Metabotyp zeigen bei kalorischer Restriktion einen geringeren Gewichtsverlust. Das humane BAT hat jedoch im Vergleich zu Nagetieren eine geringere Thermogenesekapazität. Die metabolischen Effekte des BAT sind daher nicht allein auf Thermogenese zurückzuführen, sondern auch auf zellulären Crosstalk und Kommunikation zwischen Organen, einschließlich der afferenten Kommunikation zwischen BAT und Gehirn zur Kontrolle der Energieaufnahme. Als ein Beispiel aktiviert das Darmhormon Sekretin eine endokrine Darm-BAT-Hirnachse, die bei Mäusen und Menschen Sättigung fördert. Der mahlzeitinduzierte Anstieg von Sekretin im Blutkreislauf führt über Sekretin Rezeptoren in braunen Adipozyten zur Aktivierung der Thermogenese, und korreliert mit der Glukoseaufnahme in das BAT. Auf diese Weise kommuniziert der Darm mit dem BAT als Energiesensor, der Information an das Gehirn weiterleitet, um das Ende der Mahlzeit einzuleiten. Der mahlzeitinduzierte Sekretinschub aktiviert nicht nur die Glukoseaufnahme im BAT, sondern auch im Skelettmuskel (SKM).Das Projekt setzt verschiedene Modalitäten nicht-invasiver Bildgebung (optoakustische Tomographie, Magnetresonanztomographie, Infrarot-Thermographie) ein, um funktionelle Studien der Sekretin vermittelten Aktivierung des Metabolismus in BAT und SKM durchzuführen. Diese bildgebenden Verfahren ermöglichen die Messung dynamischer Stoffwechselprozesse in den Geweben. Die Studien verfolgen vier Hauptziele: (1) Analyse der Wirkung von Makronährstoffen auf den mahlzeitinduzierten Sekretinanstieg, (2) Vergleich individueller Variation der mahlzeit- und kälteinduzierten Aktivierung von BAT und SKM, (3) Untersuchung der Reaktionsfähigkeit der Darm-BAT-Hirnachse bei Adipositas und (4) Auswirkung von Kalorienrestriktion und/oder körperlicher Betätigung auf mahlzeitinduzierte Reaktionen in BAT und SKM.Die Forschungsgruppe (FOR5298) bietet eine einzigartige Möglichkeit der Zusammenarbeit von Spezialisten für nicht-invasive Bildgebungstechnologien, Metabolismus und klinische Studien, um den Stoffwechsel in Ruhe und in Reaktion auf metabolische Herausforderungen tiefergehend in BAT und SKM zu analysieren. Individuelle Metabotypen bei Menschen mit Adipositas, die durch unterschiedliche Reaktionen der Gewebe auf mahlzeit- und kälteinduzierte Herausforderungen charakterisiert sind, könnten potenziell als diagnostische Biomarker dienen, um personalisierte Interventionen für die Behandlung der Adipositas zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5298: iMAGO - Personalisierte Diagnostik für die Adipositas Therapie
• Mitverantwortlich(e): Dr. Katharina Schnabl