Onderzoekers hebben een nieuw type beige vetcel ontdekt dat helpt bij het energiemetabolisme en obesitas en stofwisselingsziekten kan helpen voorkomen door warmte te genereren via een uniek intern proces. Deze ontdekking biedt potentiële nieuwe behandelingen voor gewichtsbeheersing en verbeterde metabolische gezondheid.
Er zijn drie soorten vetcellen: wit, bruin en beige. Witte vetcellen slaan energie op in de vorm van vet, wat essentieel is voor het lichaam, hoewel een teveel ervan tot gezondheidsproblemen kan leiden. Bruine vetcellen zijn vooral actief bij zuigelingen. Het produceert warmte en houdt zo de lichaamstemperatuur van de baby op peil.
De hoeveelheid bruin vetweefsel neemt echter af naarmate mensen ouder worden; Volwassenen hebben er een kleine hoeveelheid van. Dan komen de beige vetcellen als laatste. Deze cellen kunnen ook warmte produceren, hoewel iets minder efficiënt dan bruine vetcellen. Beige vetcellen worden ook aangetroffen bij volwassenen: ze zijn verspreid over het witte vetweefsel, vooral in het nek- en schoudergebied, en helpen bij het verbruiken van overtollige energie.
Nu heeft een internationaal onderzoeksteam een nieuw type beige vetcel ontdekt en beschreven, dat anders is dan de al bekende. “Vetcellen van dit nieuwe beige type spelen een belangrijke rol in het energiemetabolisme in het menselijk lichaam en hebben een positieve invloed op stofwisselingsziekten en obesitas”, zegt Anand Sharma, een postdoctoraal onderzoeker in de groep van professor Christian Wolfrum van het Zwitserse Federale Instituut. of Technology in Zürich en co-auteur van de studie. “Daarom is het zo belangrijk om te begrijpen hoe het in detail werkt.”
De studie werd geleid door het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich, de Universiteit van Bazel, het Universitair Medisch Centrum Leipzig en het Dana-Farber Cancer Institute in Boston. Een groot aantal ziekenhuizen en andere onderzoeksinstellingen over de hele wereld namen deel aan het project.
Onafhankelijk van bekend eiwit
De beige vetcellen waar onderzoekers al bekend mee waren, genereren warmte op dezelfde manier als bruine vetcellen: via een eiwit genaamd UCP1. Dit eiwit bevindt zich aan de binnenkant van twee membranen die de mitochondriën omringen, de structurele eenheden die vaak de energiecentrale van de cel worden genoemd. Als onderdeel van hun normale functie pompen mitochondriën protonen in de ruimte tussen de twee membranen.
Protonen zijn elektrisch geladen elementaire deeltjes die doorgaans een belangrijke rol spelen bij energieomzettingsprocessen in cellen. De eerder beschreven lichtbruine vetcellen en klassieke beige vetcellen bevatten het UCP1-eiwit. Dit eiwit vormt een zeer smal kanaal in het binnenmembraan waardoor protonen terugstromen naar de mitochondriën en zo warmte genereren door wrijving.
De afgelopen jaren hebben wetenschappers ontdekt dat er ook beige vetcellen bestaan die het UCP1-eiwit niet bevatten, en dat deze ook energie verbruiken en dus warmte produceren. Het onderzoeksteam van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich en de deelnemende instellingen zijn er nu in geslaagd om het nieuwe type beige vetcel nauwkeurig te karakteriseren en te laten zien hoe het dit doet: via een ‘Sisyphus-mechanisme’.
Beige adipocyten zijn vetcellen die vetten omzetten in nieuwe vetten. Zo werkt het: Alle biochemische processen die in cellen plaatsvinden, genereren altijd een bepaalde hoeveelheid warmte. De nieuwe klasse beige vetcellen maakt gebruik van dit voordeel en laat individuele processen heen en weer gaan, schijnbaar zonder doel. Dit proces omvat hoofdzakelijk twee conversiebewerkingen. In het eerste geval breken cellen vetten met de hoogste snelheid af in hun componenten (vetzuren) en assembleren ze vervolgens met dezelfde snelheid tot nieuwe vetten. In het tweede geval gebruiken cellen een enzym om creatinemoleculen om te zetten in creatinefosfaat, een verwant molecuul, en dit vervolgens onmiddellijk weer om te zetten in creatine. Wetenschappers noemen dit heen en weer ‘absurde cycli’. Ze voegen niets toe aan het totale biochemische budget, maar verbruiken wel energie en genereren warmte.
Preventie van diabetes en obesitas
Het onderzoeksteam beschreef eerst het nieuwe type beige vetcellen bij muizen. Vervolgens onderzochten ze menselijk vetweefsel en konden bewijzen dat deze vetcellen daar ook aanwezig waren. Terwijl minder dan de helft van de bevolking het voorheen bekende type klassieke beige vetcellen heeft, hebben bijna alle mensen het nieuwe type beige vetcellen, zij het in variërende hoeveelheden.
Zoals de onderzoekers konden aantonen, zijn mensen met een hoger aantal beige vetcellen – het eerder bekende type of dit nieuwe type – slanker en hebben ze doorgaans een betere metabolische gezondheid. Hierdoor zijn ze minder vatbaar voor overgewicht en stofwisselingsstoornissen zoals diabetes. “Omdat beige vetcellen energie in warmte omzetten, helpen ze overtollig vet af te breken”, legt Tong-Tong Wang uit, een ETH-doctoraalstudent in de groep van professor Wolfrum en hoofdauteur van het onderzoek.
De onderzoekers leggen ook uit hoe de nieuwe bevindingen in de toekomst medisch kunnen worden gebruikt. Het zou bijvoorbeeld mogelijk kunnen zijn om beige vetcellen te transplanteren bij mensen die er weinig van hebben en lijden aan stofwisselingsziekten of gewichtsproblemen. Het is ook mogelijk medicijnen te ontwikkelen die beige vetcellen activeren, die vaak inactief zijn. Dergelijke medicijnen kunnen worden gebruikt voor de behandeling van mensen met een hoge bloedsuikerspiegel of mensen die eerder overgewicht hebben en die door een operatie of op een andere manier zijn afgevallen. “Het activeren van beige vetcellen kan hen helpen op de lange termijn een laag lichaamsgewicht te behouden”, zegt Sharma.
Referentie: “Monoklonale gentranscriptie definieert afzonderlijke klassen van UCP1 en niet-cyclische adipocyten” door Tongtong Wang, Anand Kumar Sharma, Chunyan Wu, Claudia Irene Mauchart, Adideep Ghosh, Wu Yang, Patrick Stefanica, Zuzana Kovannikova, Joseph Okrupek en Jing Zhang , Mirtha Arnold, Manuel Kluge, Katharine de Bock, Ulrich Schneider, Cristina Popescu, Bo Zheng, Liangong Ding, Fen Long, Revati Somukh Dewal, Caroline Moser en Christian Wolfrum, 30 juli 2024, Celmetabolisme.
DOI: 10.1016/j.cmet.2024.07.005
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
