Zwillingsstudie zeigt, wie Fettleibigkeit die Mitochondrienfunktion verändern kann
Wissenschaftler der Universität Helsinki verwendeten 49 Paare identischer Zwillinge, um die Stoffwechselveränderungen zu untersuchen, die im Fettgewebe infolge von Fettleibigkeit auftreten können, und um einige unterschiedliche biologische Prozesse zu identifizieren, die mit nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit verbunden sind.
Die Studie zeigt auf, wie Fettleibigkeit die Mitochondrienfunktion in unseren Fettzellen negativ beeinflussen kann, was wiederum zu Entzündungen und einer Vielzahl von Erkrankungen im Zusammenhang mit Fettleibigkeit führen kann.
Da eineiige Zwillinge denselben genetischen Hintergrund haben, oft zusammen mit vielen gemeinsamen Lebensereignissen und Familienerziehung, bieten sie Wissenschaftlern einen sehr nützlichen Prüfstand, um zu untersuchen, wie Umweltfaktoren später im Leben ihre Genexpression beeinflussen können. Ein gutes Beispiel hierfür ist die NASA-Zwillingsstudie, in der die Gene und die Biologie der Zwillinge Mark und Scott Kelly verglichen werden, von denen einer fast ein Jahr im Weltraum verbracht hat und der andere nicht.
Ein Team von Wissenschaftlern an der Universität von Helsinki wandte diese Technik auf eineiige Zwillinge an, die hinsichtlich der klinischen Merkmale von Fettleibigkeit „sehr uneinig“ waren, dh einer war schwerer als der andere. Dies ermöglichte die Untersuchung, wie Umwelt- und Lebensstilfaktoren die Expression ihrer Gene beeinflussen, insbesondere in Bezug auf Mitochondrien, die allgemein als Kraftwerk der Zellen bekannt sind.
„Eineiige Zwillinge haben die gleichen Gene und ihr Gewicht ist normalerweise ziemlich ähnlich“, sagt der Studienautor Professor Kirsi Pietiläinen. „In der Tat ist das Studium von Zwillingen der beste Weg, um die Wechselwirkungen zwischen Genen und Lebensstil zu untersuchen. Trotz des identischen Genoms können Gene und sogar Mitochondrien von Zwillingen auf unterschiedlichen Aktivitätsniveaus funktionieren. Wir haben diese Eigenschaft in unserer Studie verwendet, um die Auswirkung des Gewichts auf die Gewebefunktion zu untersuchen. “
Das Team verwendete eine Vielzahl von Analysewerkzeugen und Biopsien von Fett- und Muskelgewebe, um ein Bild der genomischen Genexpression bei den Zwillingen zu erhalten. Dies zeigte, dass die Mitochondrienfunktion im Fettgewebe infolge von Fettleibigkeit signifikant verringert war.
Die Analyse ergab auch Hinweise darauf, dass diese Veränderungen im Fettgewebe Entzündungen und viele der mit Fettleibigkeit verbundenen biologischen Prozesse wie erhöhtes Leberfett und Veränderungen des Cholesterin-, Glukose- und Insulinstoffwechsels stimulieren können. Während festgestellt wurde, dass Mitochondrien im Muskelgewebe ebenfalls verändert waren, waren die Auswirkungen nicht so tiefgreifend und nicht mit nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit verbunden.
„Wenn wir Mitochondrien, das Zellkraftwerk, mit einem Automotor vergleichen, können wir sagen, dass die Leistung mit zunehmendem Gewicht abnimmt“, sagt Kirsi Pietiläinen. "Ein mitochondrialer Motor mit geringer Leistung kann auch giftige Abgase erzeugen, die entzündungsfördernde Zustände im Fettgewebe und damit Krankheiten im Zusammenhang mit Fettleibigkeit verursachen können."
Darüber hinaus beobachteten die Forscher eine Schwächung der Mitochondrienfunktion des Aminosäurestoffwechsels.
„Diese Entdeckung war von besonderer Bedeutung, da eine Verringerung des Abbaus dieser Aminosäuren und infolgedessen eine erhöhte Konzentration im Blut in früheren Studien auch direkt mit prä-diabetischen Veränderungen und der Ansammlung von Fett in der Leber verbunden war. Sagt Kirsi Pietiläinen.
Der Artikel wurde in der Zeitschrift Cell Reports Medicine veröffentlicht.