Viele Menschen bemerken mit zunehmendem Alter eine bekannte Veränderung: Der Taillenumfang nimmt allmählich zu, auch wenn sich das Gesamtkörpergewicht nicht wesentlich verändert. Diese Zunahme an Bauchfett ist mehr als nur ein kosmetisches Problem. Übermäßiges Bauchfett wird mit einem verlangsamten Stoffwechsel, beschleunigtem Altern, Typ-2-Diabetes, Herzerkrankungen und anderen chronischen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht. Wissenschaftler wissen schon lange, dass sich die Körperzusammensetzung mit dem Alter verändert, doch warum sich Fett gerade im Bauchbereich ansammelt, war bislang unklar. Nun haben Forscher von City of Hope einen möglichen biologischen Schlüsselmechanismus für altersbedingtes Bauchfett identifiziert. Ihre in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse deuten auf einen neu identifizierten Stammzelltyp hin, der im Laufe des Alterungsprozesses auftritt und möglicherweise die Produktion neuer Fettzellen ankurbelt. Die Entdeckung könnte letztendlich zu neuen Strategien zur Reduzierung von Bauchfett und zur Förderung eines gesünderen Alterns führen.
Über vergrößerte Fettzellen hinausblicken
„Mit zunehmendem Alter verlieren Menschen oft Muskelmasse und nehmen an Körperfett zu – selbst wenn ihr Körpergewicht gleich bleibt“, sagte Dr. Qiong (Annabel) Wang, Mitautorin der Studie und außerordentliche Professorin für molekulare und zelluläre Endokrinologie am Arthur Riggs Diabetes & Metabolism Research Institute der City of Hope, einem führenden Zentrum für Diabetesforschung. „Wir haben entdeckt, dass das Altern die Entstehung einer neuen Art von adulten Stammzellen auslöst und die massive Produktion neuer Fettzellen im Körper fördert, insbesondere im Bauchbereich.“
Das Forschungsteam arbeitete mit Wissenschaftlern der UCLA zusammen und führte eine Reihe von Experimenten an Mäusen durch, die später durch Studien an menschlichen Zellen untermauert wurden. Im Mittelpunkt ihrer Untersuchungen stand das weiße Fettgewebe (WAT), das wichtigste Fettspeichergewebe des Körpers. Das weiße Fettgewebe ist für die Speicherung überschüssiger Energie zuständig und trägt maßgeblich zur Gewichtszunahme und zur Ansammlung von Bauchfett bei. Wissenschaftler wissen seit langem, dass bestehende Fettzellen mit zunehmendem Alter größer werden können. Die Forscher vermuteten jedoch, dass ein weiterer Prozess ebenfalls zur Vergrößerung des Bauchumfangs beitragen könnte: die Bildung völlig neuer Fettzellen.
Sollte dies zutreffen, würde das bedeuten, dass alterndes Fettgewebe nicht nur durch die Vergrößerung bestehender Zellen weiterwachsen könnte, sondern auch durch die ständige Hinzufügung neuer Zellen. Um diese Hypothese zu überprüfen, untersuchte das Team Adipozyten-Vorläuferzellen (APCs), eine Art von Stammzellen, die im Fettgewebe vorkommen. Diese Zellen dienen als Vorläufer, aus denen sich voll entwickelte Fettzellen bilden können.
Ältere Stammzellen produzierten weitaus mehr Fett
Die Forscher transplantierten APCs sowohl von jungen als auch von älteren Mäusen in eine separate Gruppe junger Mäuse. Die Ergebnisse waren verblüffend. APCs, die von älteren Tieren entnommen wurden, erzeugten eine große Anzahl neuer Fettzellen. Das umgekehrte Experiment führte zu einem ganz anderen Ergebnis. Als APCs von jungen Mäusen in ältere Mäuse transplantiert wurden, erzeugten sie relativ wenige neue Fettzellen. Dies deutete darauf hin, dass die Fähigkeit zur intensiven Fettproduktion in den älteren APCs selbst verankert war und nicht vom Alter des Tieres abhing, das sie erhielt.
Um zu verstehen, was auf molekularer Ebene geschah, nutzten die Forscher die Einzelzell-RNA-Sequenzierung, eine Technik, mit der Wissenschaftler die Genaktivität in einzelnen Zellen untersuchen können. Die Analyse ergab, dass APCs bei jungen Mäusen relativ inaktiv waren. Bei Mäusen mittleren Alters wurden diese Zellen jedoch hochaktiv und begannen, große Mengen neuer Fettzellen zu produzieren.
„Während die Wachstumsfähigkeit der meisten adulten Stammzellen mit zunehmendem Alter nachlässt, gilt für APCs das Gegenteil – das Altern setzt das Potenzial dieser Zellen frei, sich weiterzuentwickeln und zu vermehren“, sagte Dr. Adolfo Garcia-Ocana, Inhaber des Ruth B. & Robert K. Lanman-Stiftungslehrstuhls für Genregulation und Arzneimittelforschung sowie Leiter der Abteilung für Molekulare und Zelluläre Endokrinologie am City of Hope. „Dies ist der erste Nachweis dafür, dass sich unser Bauchumfang mit zunehmendem Alter aufgrund der hohen Produktion neuer Fettzellen durch die APCs vergrößert.“
Entdeckung einer neuen altersbedingten Stammzellart
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das Altern weit mehr bewirkte als nur die Aktivierung der Adipozyten-Vorläuferzellen (APCs). Als die Mäuse das mittlere Lebensalter erreichten, verwandelte sich ein Teil dieser Vorläuferzellen in eine bislang unbekannte Stammzellpopulation, die die Forscher als „committed preadipocytes, age-specific“ (CP-As) bezeichneten. Anders als die herkömmlichen Vorläuferzellen traten diese Zellen ausschließlich im Zusammenhang mit dem Alterungsprozess auf. Sie erwiesen sich zudem als ausgesprochen effizient darin, sich zu vermehren und zu neuen Fettzellen zu entwickeln. Nach Ansicht der Forscher könnte genau diese neu entdeckte Zellpopulation eine entscheidende Erklärung dafür liefern, warum sich gerade im mittleren und höheren Lebensalter zunehmend Fett im Bauchbereich ansammelt – selbst wenn sich Lebensstil oder Körpergewicht kaum verändern.
Die Entdeckung ist deshalb so bedeutsam, weil bislang vor allem angenommen wurde, dass vorhandene Fettzellen im Laufe des Lebens lediglich größer werden. Die neuen Ergebnisse sprechen jedoch dafür, dass der alternde Körper zusätzlich eine Art „Nachschubprogramm“ aktiviert und kontinuierlich neue Fettzellen produziert. Dadurch wächst das Fettgewebe nicht nur durch größere Fettzellen, sondern auch durch eine steigende Anzahl von Fettzellen. Da Fettzellen über viele Jahre im Körper verbleiben können, könnte dieser Prozess langfristig dazu beitragen, dass überschüssiges Bauchfett immer schwerer wieder verschwindet.
Anschließend wollten die Forscher verstehen, welche biologischen Signale diese ungewöhnliche Entwicklung auslösen. Mithilfe moderner molekularbiologischer Methoden identifizierten sie einen Signalweg, der über den Leukämie-inhibitorischen-Faktor-Rezeptor (LIFR) gesteuert wird. Signalwege dienen den Zellen als Kommunikationsnetzwerk: Sie übermitteln Informationen darüber, wann sich eine Zelle teilen, wachsen oder zu einem bestimmten Zelltyp entwickeln soll. Im Fall der neu entdeckten CP-A-Zellen scheint LIFR gewissermaßen als Schalter zu fungieren, der ihre Vermehrung und ihre Umwandlung in neue Fettzellen steuert. „Wir haben entdeckt, dass der Fettbildungsprozess des Körpers durch LIFR gesteuert wird. Während junge Mäuse dieses Signal nicht benötigen, um Fett zu bilden, ist es für ältere Mäuse unerlässlich“, erklärte Wang. „Unsere Forschung deutet darauf hin, dass LIFR eine entscheidende Rolle dabei spielt, CP-As dazu anzuregen, neue Fettzellen zu bilden und das Bauchfett bei älteren Mäusen zu vergrößern.“
Für die Forscher eröffnet diese Entdeckung eine völlig neue Perspektive auf die Entstehung altersbedingter Fettleibigkeit. Sollte sich bestätigen, dass derselbe Mechanismus auch beim Menschen eine zentrale Rolle spielt, könnte LIFR künftig zu einem vielversprechenden Angriffspunkt für neue Medikamente werden. Anstatt lediglich den Appetit zu beeinflussen oder die Fettverbrennung anzukurbeln, könnten zukünftige Therapien möglicherweise direkt verhindern, dass im Alter überhaupt so viele neue Fettzellen entstehen. Noch handelt es sich dabei allerdings um Grundlagenforschung, deren Ergebnisse in weiteren Studien bestätigt werden müssen.
Ähnliche fettbildende Zellen beim Menschen gefunden
Um festzustellen, ob die Ergebnisse auch auf den Menschen übertragbar sind, analysierte das Forschungsteam Fettgewebe von Menschen unterschiedlichen Alters mithilfe derselben Einzelzell-RNA-Sequenzierung. Tatsächlich identifizierten die Wissenschaftler Zellen, die den neu entdeckten CP-As der Mäuse stark ähnelten. Diese altersspezifischen Vorläuferzellen kamen vor allem im Fettgewebe von Menschen mittleren Alters in größerer Zahl vor und zeigten ebenfalls eine ausgeprägte Fähigkeit, sich zu neuen Fettzellen zu entwickeln. Damit liefert die Studie erste Hinweise darauf, dass ein vergleichbarer biologischer Mechanismus auch beim Menschen existieren könnte.
Der Nachweis ähnlicher Zellen im menschlichen Gewebe ist für die Forscher von besonderer Bedeutung. Viele vielversprechende Entdeckungen aus Tierstudien lassen sich später nicht auf den Menschen übertragen. Dass die Wissenschaftler nun vergleichbare Zellpopulationen auch im menschlichen Fettgewebe gefunden haben, stärkt die Annahme, dass die altersbedingte Zunahme von Bauchfett zumindest teilweise durch denselben Prozess gesteuert wird. Dennoch betonen die Autoren, dass weitere Untersuchungen notwendig sind, um die genaue Funktion dieser Zellen im menschlichen Organismus zu verstehen.
„Unsere Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Bildung neuer Fettzellen zu kontrollieren, um altersbedingte Adipositas zu bekämpfen“, sagte Wang. „Das Verständnis der Rolle von CP-As bei Stoffwechselstörungen und der Entstehung dieser Zellen im Alter könnte zu neuen medizinischen Lösungen führen, um Bauchfett zu reduzieren sowie die Gesundheit und Lebenserwartung zu verbessern.“
Ein potenzielles neues Ziel für altersbedingte Adipositas
Obwohl weitere Forschung erforderlich ist, eröffnet die Entdeckung den Wissenschaftlern einen vielversprechenden neuen Ansatz für die Behandlung altersbedingter Adipositas. Bislang konzentrieren sich die meisten Therapien darauf, die Kalorienaufnahme zu reduzieren, den Appetit zu bremsen oder den Energieverbrauch des Körpers zu erhöhen. Die neue Studie verfolgt dagegen einen völlig anderen Ansatz: Sie zielt auf die biologischen Prozesse ab, die überhaupt erst zur Entstehung neuer Fettzellen im Alter führen.
In den nächsten Schritten wollen die Forscher die neu entdeckten CP-A-Zellen in weiteren Tierversuchen genauer beobachten und untersuchen, wie sie sich im Laufe des Alterungsprozesses entwickeln. Gleichzeitig soll erforscht werden, ob sich diese Zellen oder der identifizierte LIFR-Signalweg gezielt blockieren oder ausschalten lassen, ohne andere wichtige Funktionen des Körpers zu beeinträchtigen. Da Stammzellen eine zentrale Rolle bei der Gewebeerneuerung spielen, müssen mögliche Eingriffe besonders sorgfältig geprüft werden, um unerwünschte Nebenwirkungen zu vermeiden.
Parallel dazu möchten die Wissenschaftler besser verstehen, wie sich die CP-A-Zellen im menschlichen Fettgewebe verhalten und ob sie tatsächlich dieselbe Schlüsselrolle spielen wie in den Mausversuchen. Sollten sich die Ergebnisse bestätigen, könnten sie den Weg für völlig neue Medikamente ebnen, die nicht nur beim Abnehmen helfen, sondern gezielt die altersbedingte Neubildung von Fettzellen verhindern. Ein solcher Ansatz könnte insbesondere Menschen zugutekommen, die trotz gesunder Ernährung und regelmäßiger Bewegung mit zunehmendem Alter verstärkt Bauchfett ansetzen.
Bis zu einer möglichen Therapie wird allerdings noch einige Zeit vergehen. Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse liefern zunächst grundlegende Einblicke in die biologischen Mechanismen des Alterns und zeigen, dass die Zunahme von Bauchfett nicht ausschließlich eine Folge von Lebensstil oder hormonellen Veränderungen sein muss. Vielmehr scheint der alternde Körper selbst Programme zu aktivieren, die die Bildung neuer Fettzellen fördern. Genau diese Prozesse könnten künftig zu einem wichtigen Angriffspunkt werden, um Stoffwechselerkrankungen vorzubeugen und ein gesünderes Altern zu unterstützen.