Wissenschaft
Der genetischen Veranlagung von Fettleibigkeit auf der Spur
In einer aktuellen internationalen Studie der International Association for the Study of Obesity steht es schwarz auf weiß: Die Deutschen sind die dicksten Europäer, zwei Drittel können hierzulande als übergewichtig gelten. Woher die zusätzlichen Fettpölsterchen aber eigentlich stammen, ist noch immer unklar. Oft wird als Grund die genetische Veranlagung angeführt – auf die Gene lässt sich eine Gewichtszunahme schließlich leicht schieben. Der Ernährungswissenschaftler Michael Ristow von der Universität Jena hat diese praktische Ausrede nun bei Mäusen näher untersucht und am Beispiel des Eiweißes Frataxin getestet, das beim Energiestoffwechsel eine wesentliche Rolle spielt. Im Fachmagazin Proceedings to the National Academy of Science (PNAS, 10. April 2007, Vol. 104, Nr. 15) kommen die Forscher jedoch zu einem ernüchternden Fazit: Es ist nicht ein Frataxin-Gendefekt allein, der zur Fettleibigkeit führt, sondern vor allem eine ungesunde Ernährung – eine erbliche Anlage wirkt hier allerdings als Verstärker.
Frataxin spielt in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen, eine wichtige Rolle bei den Prozessen der Atmungskette (oxidative Phosphorylierung). Durch die Zellatmung wird der universelle Zelltreibstoff Adenosintriphosphat (ATP) gewonnen, ohne den in der Zelle gar nichts laufen würde: Wird kein ATP produziert, wären die Zellen inaktiv. Ein Mangel an Frataxin führt dazu, dass bei den Zellen ein sogenannter programmierter Zelltod (Apoptose) initiiert wird und sie absterben. Darüber hinaus spielt Frataxin bei der Entstehung einer genetisch bedingten neurodegenerativen Erkrankung, der Friedreich Ataxie, eine wesentliche Rolle. Außerdem wird die Bedeutung von Frataxin bei der Krebsentstehung diskutiert. Ein Ansatz, der nach dem Nobelpreisträger Otto Heinrich Warburg als Warburg-Hypothese bekannt ist und eine schwächere Zellatmung als Ursache für das Tumorwachstum beschreibt.
Frataxin-Defekt als Ursache für Fettleibigkeit?
Michael Ristow von der Universität Jena beschäftigt sich schon seit einigen Jahren mit dem mitochondrialen Stoffwechsel und der Rolle von Frataxin in verschiedensten Krankheitsbildern. So hat er unter anderem Mäuse untersucht, in denen der genetische Bauplan für Frataxin gezielt zerstört worden war (Frataxin Knockout): Der mitochondriale Energiestoffwechsel von Insulin-produzierenden Zellen geriet ohne Frataxin derart durcheinander, dass die Mäuse zuckerkrank wurden. Tatsächlich werden auch viele Friedreich-Ataxie-Patienten mit fortschreitender Krankung zuckerkrank. Dass Zuckerkrankheiten wie Diabetes wiederum mit Übergewicht zusammenhängen, ist inzwischen ebenfalls bekannt: Übergewicht gilt als ein klassischer Risikofaktor für Typ 2 Diabetes und Fettleibigkeit wird oft von einer Insulinresistenz begleitet - der Zucker kann dann nicht mehr aus dem Blut aufgenommen werden. Aus diesem Grund war schon lange vermutet worden, dass Störungen in den Mitochondrien auch zur Fettleibigkeit beitragen können und hier Frataxin eine wesentliche Rolle zu spielen scheint.
Westliche Ernährungsgewohnheiten unterstützen die Gewichtszunahme nach Gendefekt
Wissenschaftler um Ristow an der Universität Jena wollten nun gemeinsam mit Kollegen der Universität Potsdam sowie des Deutschen Instituts für Ernährungswissenschaften herausfinden, ob ein Frataxin-Mangel automatisch auch zur Fettleibigkeit führt. Für ihre Experimente schalteten die Forscher zunächst die Frataxin-Funktion bei Versuchsmäusen in allen Zellgeweben teilweise aus – mithilfe eines gentechnischen Verfahrens, das konditioneller Knockout genannt wird. Diese Mäuse hatten zum Zeitpunkt des Experiments im Gegensatz zum Frataxin Knockout nur einen milden Gendefekt mit eingeschränkter Frataxin-Funktion, ohne die Symptome einer Friedreich-Ataxie zu zeigen.
In einem zweiten Schritt wurden diese Mäuse nun in zwei Gruppen eingeteilt und jeweils unterschiedlich ernährt: Die einen bekamen Futter, die Forscher um Ristow als „kalorienreich“ und „westlichen Ernährungsgewohnheiten entsprechend“ bezeichnen. Die anderen wurden hingegen mit einer ballaststoffreichen, an Fetten und Kohlenhydraten armen Diät-Nahrung gefüttert. Die aufgenommene Kalorienmenge pro Tag sowie das Ausmaß an Bewegung war bei beiden Gruppen aber ungefähr gleich. Mit dieser Art der Experimentieranorndung wollten die Wissenschaftler klären, welchen Einfluss die Ernährung auf die Fettleibigkeit von Tieren hat, die am gleichen genetisch bedingten milden Frataxin-Mangel leiden. Nach 30 Wochen konnten die Forscher erstaunliche Unterschiede feststellen: Die Tiere, die mit der kalorienreichen Nahrung gefüttert wurden, wiesen nicht nur mehr Körpermasse und mehr Körperfett auf, sondern zeigten auch einen fortgeschittenen Diabetes mellitus. Die Tiere aus der Diätgruppe wiederum hatten keine dieser Symptome.
Gendefekt ist nicht alleinige Ursache, wirkt aber als Verstärker
Wie die Wissenschaftler in PNAS erklären, kam die Gewichtszunahme bei der Gruppe von Mäusen mit kalorienreicher Ernährung durch eine verringterte Zellatmung zustande, die wiederum eine geringere ATP-Produktion zur Folge hatte. Dieser Effekt wird auch oft bei älteren Menschen beobachtet und als Ursache der altersbedingten Zunahme des Körpergewichtes vermutet. „Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die in den westlichen Industrieländern übliche Ernährung im Durchschnitt nicht gesund ist“, erklärt Tim Schulz von der Universität Jena, der an der Forschungsarbeit beteiligt war, „und dass eine genetische Disposition dazu beitragen kann, das noch zu verstärken.“ Die Konsequenzen der Ernährung wurden gerade in einer internationalen Studie der International Association for the Study of Obesity (IASO) zur Fettleibigkeit untersucht, die am 22. April offiziell vorgestellt wurde. Demnach führen die Deutschen mit beiden Geschlechtern Platz Eins der Europa-Rangliste der fettesten Menschen an und liegen damit im globalen Vergleich gleichauf mit den USA. Insgesamt 75,4% der deutschen Männer und 58,9% der deutschen Frauen sind nach Angaben dieser Studie fettleibig. Die wenigsten Fettpölsterchen bringen bei den Männern die Franzosen (Anteil von 47,4%) und bei den Frauen die Italienerinnen (34,5%) auf die Waage. Die Fettleibigkeit belastet dabei nicht nur die Betroffenen, sondern auch die öffentlichen Kassen – in Deutschland musste das Gesundheitssystem allein im vergangenen Jahr schätzungsweise zehn bis zwanzig Milliarden Euro zur Behandlung von Erkrankungen als Folge von Übergewicht berappen. Fachleute prognostizieren zudem eine durch Fettleibigkeit verursachte Diabetes-Welle, die das Gesundheitssystem weiter unter Druck bringen wird. Daher ist die Wissenschaft fieberhaft auf der Suche nach Zielgenen, die eine zukünftige Risikoabschätzung für Typ-II-Diabetes ermöglichen. So berichteten britische Wissenschaftler kürzlich im Fachmagazin Science, dass in 39.000 untersuchten Personen eine bestimmte Variante des FTO-Gens mit dem Hang zum Übergewicht einherging und vor allem bei Diabetikern überraschend häufig auftrat. Auch eine Verdopplung dieser Genvarainte im Genom verdoppelte die Wahrscheinlichkeit, eine Adipositas (Fettleibigkeit) zu entwickeln. Sollte sich irgendwann auch ein Gentest für eine Frataxin-abhängige mitochondriale Fettsucht-Veranlagung beim Menschen entwickeln lassen, klingt die Konsequenz für den Betroffenen allerdings nur allzu bekannt: Weniger Fett, weniger Kohlenhydrate, mehr Ballaststoffe und viel Bewegung.
