Towards a molecular understanding of adaptive thermogenesis
Lowell BB, Spiegelman BM
Nature 404: 652-660, 2000
200036 Fortschritte im Verständnis molekularer Abläufe der adaptiven Thermogenese
Die adaptive oder fakultative Thermogenese umfasst die Wärme, die in Anpassung an die
Umgebungstemperatur und infolge der Nahrungsaufnahme gebildet wird. So führt z.B. eine
Senkung der Umgebungstemperatur von 28 ºC auf 22 ºC bei unveränderter Bekleidung zu einer
Steigerung der Wärmeproduktion um 7%. Nach der Nahrungsaufnahme steigt der Energieumsatz um
25-40%. Auch eine langfristig überhöhte Energiezufuhr führt zu einer Steigerung der
Stoffwechselrate.
Um die Thermogenese zu steigern, können bestimmte biochemische Reaktionen entkoppelt werden
oder in erhöhtem Maß in beide Richtungen ablaufen (futile cycles). Zu einer Entkopplung kann es
z.B. durch die Rückdiffusion von Protonen durch die innere Mitochondrienmembran kommen. Die
ATP-Synthase wird dabei umgangen und der elektrochemische Gradient in Wärme umgewandelt.
An dieser Umwandlung sind Entkopplungsproteine (UCP) beteiligt.
Das Entkopplungsprotein UCP-1 kommt vor allem in Mitochondrien des braunen Fettgewebes von
Nagetieren vor und ist dort wesentlich an der kälteinduzierten Thermogenese beteiligt. Die
homologen Proteine UCP-2 und UCP-3 kommen ebenfalls im braunen Fettgewebe vor. UCP-2 wird
ferner in den meisten anderen Geweben, UCP-3 vor allem im Muskel exprimiert. Erwachsene
besitzen keine größeren Mengen braunen Fettgewebes. Innerhalb der weißen Fettdepot finden sich
bei Menschen und Nagetieren verstreut braune Fettzellen. ß 3-adrenerge Rezeptoren werden vor
allem von braunen Fettzellen in großer Zahl exprimiert. Substanzen, die als selektive Agonisten
dieser Rezeptoren wirken, führen chronisch verabreicht bei ausgewachsenen Hunden und
Primaten zu einer vermehrten Bildung braunen Fettgewebes.
Zukünftige Studien werden zeigen, ob sich ß 3-adrenerge Substanzen dazu eignen, die fakultative
Thermogenese bei Menschen zu steigern und damit einen weiteren Therapieansatz zur Behandlung
der Adipositas zu liefern.
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