Warum unsere Taille in der Lebensmitte wächst: Die Rolle von Stammzellen

Es ist kein Geheimnis, dass unser Taillenumfang in der Lebensmitte oft zunimmt, aber das Problem ist nicht nur kosmetischer Natur. Bauchfett beschleunigt den Alterungsprozess und verlangsamt den Stoffwechsel, wodurch das Risiko für Diabetes, Herzprobleme und andere chronische Krankheiten steigt. Wie genau das Alter einen Sixpack in einen weicheren Bauch verwandelt, ist jedoch unklar.

Bestimmte Stammzellen, die sich zu Fettzellen entwickeln

Nun hat die präklinische Forschung von City of Hope^®, einer der größten und fortschrittlichsten Krebsforschungs- und -behandlungsorganisationen in den Vereinigten Staaten und einem führenden Forschungszentrum für Diabetes und andere lebensbedrohliche Krankheiten, den zellulären Verursacher des altersbedingten Bauchfetts entdeckt und damit neue Erkenntnisse darüber gewonnen, warum unsere Taille mit zunehmendem Alter breiter wird. Die in Science veröffentlichten Ergebnisse deuten auf einen neuen Ansatzpunkt für zukünftige Therapien zur Vorbeugung von Bauchfett und zur Verlängerung unserer gesunden Lebenserwartung hin.

„Mit zunehmendem Alter verlieren Menschen oft Muskelmasse und nehmen an Körperfett zu – selbst wenn ihr Körpergewicht gleich bleibt“, so Qiong (Annabel) Wang, Ph.D., Mitautorin der Studie und außerordentliche Professorin für molekulare und zelluläre Endokrinologie am Arthur Riggs Diabetes & Metabolism Research Institute der City of Hope, einer der weltweit führenden wissenschaftlichen Einrichtungen zur Erforschung der Biologie und Behandlung von Diabetes. „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.“

In Zusammenarbeit mit dem Co-Autor Xia Yang, Ph.D., vom UCLA-Labor führten die Wissenschaftler eine Reihe von Mausversuchen durch, die später an menschlichen Zellen bestätigt wurden. Wang und ihre Kollegen konzentrierten sich auf weißes Fettgewebe (WAT), das für die altersbedingte Gewichtszunahme verantwortliche Fettgewebe. Es ist zwar bekannt, dass Fettzellen mit zunehmendem Alter größer werden, aber die Wissenschaftler vermuteten, dass sich das WAT auch durch die Produktion neuer Fettzellen vergrößert, was bedeuten würde, dass es ein unbegrenztes Wachstumspotenzial hat. Um ihre Hypothese zu überprüfen, konzentrierten sich die Forscher auf Adipozyten-Vorläuferzellen (APCs), eine Gruppe von Stammzellen im WAT, die sich zu Fettzellen entwickeln. Das Team von City of Hope transplantierte zunächst APCs von jungen und älteren Mäusen in eine zweite Gruppe junger Mäuse. Die APCs der älteren Tiere produzierten schnell eine enorme Menge an Fettzellen. Als das Team jedoch APCs von jungen Mäusen in ältere Mäuse transplantierte, bildeten die Stammzellen nicht viele neue Fettzellen. Die Ergebnisse bestätigten, dass ältere APCs in der Lage sind, unabhängig vom Alter ihres Wirts neue Fettzellen zu bilden.

Die Bildung neuer Fettzellen kontrollieren, um altersbedingte Fettleibigkeit zu bekämpfen

Mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung verglichen die Wissenschaftler anschließend die APC-Genaktivität bei jungen und älteren Mäusen. Während die APCs bei jungen Mäusen kaum aktiv waren, wurden sie bei Mäusen mittleren Alters plötzlich sehr aktiv und begannen, neue Fettzellen zu produzieren. „Während die Wachstumsfähigkeit der meisten adulten Stammzellen mit zunehmendem Alter nachlässt, ist bei APCs das Gegenteil der Fall – durch das Altern wird das Potenzial dieser Zellen zur Entwicklung und Verbreitung freigesetzt“, so Dr. Adolfo Garcia-Ocana, Ruth B. & Robert K. Lanman-Stiftungsprofessor für Genregulation und Arzneimittelforschung und Vorsitzender der Abteilung für Molekulare und Zelluläre Endokrinologie am City of Hope. Dies ist der erste Beweis dafür, dass unser Bauch mit zunehmendem Alter aufgrund der hohen Produktion neuer Fettzellen durch APCs wächst.

Das Altern verwandelte die APCs auch in einen neuen Typ von Stammzellen, die als altersspezifische voradipöse Zellen (CP-As) bezeichnet werden. CP-A-Zellen entstehen im mittleren Alter und produzieren aktiv neue Fettzellen, was erklärt, warum ältere Mäuse mehr Gewicht zulegen. Ein Signalweg namens Leukämie-inhibitorischer Faktor-Rezeptor (LIFR) erwies sich als entscheidend für die Vermehrung und Entwicklung dieser CP-A-Zellen zu Fettzellen. Die Wissenschaftler 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 notwendig. Ihre Forschung zeigt, dass LIFR eine entscheidende Rolle dabei spielt, CP-As zur Bildung neuer Fettzellen anzuregen und das Bauchfett bei älteren Mäusen zu vergrößern.

Mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung an Proben von Menschen unterschiedlichen Alters untersuchten Wang und ihre Kollegen anschließend APCs aus menschlichem Gewebe im Labor. Auch hier identifizierte das Team ähnliche CP-A-Zellen, deren Anzahl im Gewebe von Menschen mittleren Alters erhöht war. Ihre Entdeckung zeigt auch, dass CP-As beim Menschen eine hohe Kapazität zur Bildung neuer Fettzellen haben. „Unsere Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Bildung neuer Fettzellen zu kontrollieren, um altersbedingte Fettleibigkeit zu bekämpfen“, so Wang. Das Verständnis der Rolle von CP-As bei Stoffwechselstörungen und der Entstehung dieser Zellen im Alter könnte laut den Forschern zu neuen medizinischen Lösungen zur Reduzierung von Bauchfett und zur Verbesserung der Gesundheit und Langlebigkeit führen. Zukünftige Forschungsarbeiten werden sich auf die Verfolgung von CP-A-Zellen in Tiermodellen, die Beobachtung von CP-A-Zellen beim Menschen und die Entwicklung neuer Strategien zur Eliminierung oder Blockierung dieser Zellen konzentrieren, um altersbedingte Fettzunahme zu verhindern.