Adipsin: Dieses Enzym verhindert Knochenwachstum

Ein Enzym im Fettgewebe trägt dazu bei, die Produktion neuer Knochenzellen zu verringern. Das zeigt eine neue Studie mit Mäusen, die Wissenschaftler der Columbia Universität in New York durchgeführt haben. Das Enzym Adipsin haben die Forscher im Fettgewebe gefunden, das in der Mitte bestimmter Knochen vorkommt.

Neuer Ansatz für die Behandlung von Knochenschwund

Die Ergebnisse dieses Tierversuchs helfen Wissenschaftlern zu verstehen, wie der Körper die Produktion von Knochenmaterial und Fettreserven als Energiequellen unter allen Umständen aufrechterhält. Besonders wichtig ist das nach Auskunft der Forscher, wenn Alterungsprozesse den Stoffwechsel zunehmend beeinträchtigen. Die Ende Juni veröffentlichte Studie kann die Grundlage für neue Ansätze bei der Behandlung von Knochenschwund bei älteren Erwachsenen bilden.

Im Allgemeinen kennen wir Fettzellen in Knochen als Knochenmark in größeren Knochen. Bei Babys und Kleinkindern ist blutbildendes Knochenmark in fast allen Knochen zu finden. Bei Erwachsenen dagegen ist es nur noch in den Oberarm- und Oberschenkelknochen vorhanden sowie in den Schädelknochen, den Wirbelkörpern, den Schlüsselbeinen, den Rippen und dem Brustbein.

Durchschnittlich verfügt der erwachsene Körper über 2,6 kg Knochenmark. Das ist ungefähr das doppelte Gewicht der Leber. Die Hälfte dieser Masse besteht aus rotem Knochenmark, die andere Hälfte aus fettem Knochenmark.

Mittlerweile erkennen Forscher, dass alle Fettzellen eine wichtige Funktion im Stoffwechsel des menschlichen Körpers erfüllen. Unter anderem tragen die Fettzellen im Knochenmark zur Empfindlichkeit für Insulin bei, zur Regulierung des Körpergewichts und zur Knochenmasse.

Mit zunehmendem Alter dehnt sich das Fettgewebe im Knochenmark aus. Auch bestimmte Medikamente bei Diabetes und längeres Fasten können dazu führen. Diese Expansion von Knochenmarkfett ist stark mit Knochenverlust bei Mäusen und Menschen verbunden.

Wie und warum kommen diese Veränderungen zustande? Über die Antwort auf diese Frage rätseln Wissenschaftler noch. Die Hauptautorin der aktuellen Studie, Dr. Nicole Aaron, Doktorandin am Vagelos College of Physicians and Surgeons der Columbia University in New York, untersuchte dieses Thema mit einer Reihe von Experimenten.

Dafür fütterte ihr Forscherteam Mäuse mit einer kalorienreduzierten Diät. Anschließend zeigte sich, dass dies zu einem Wachstum von Fett in ihrem Knochenmark führte. Außerdem erhöhte es die Produktion eines Enzyms namens Adipsin.

Die Menge an Adipsin war auch bei Mäusen hoch, die mit einem Diabetes-Medikament namens Rosiglitazon behandelt wurden. Dieses Medikament ist bekannt dafür, das Fett im Knochenmark zu erhöhen und die Knochenmasse zu verringern. Alterungsprozesse verursachten bei den Tieren ähnliche Veränderungen.

Das Team führte anschließend Experimente an Mäusen durch, die gentechnisch so verändert wurden, dass ihnen Adipsin fehlt. Sie fanden heraus, dass die Tiere gegen diese Veränderungen resistent waren und weniger Knochenmarkfett und stärkere Knochen hatten.

Alle diese Experimente zeigten eine spezielle Wirkung von Adipsin: Dieses Enzym führt dazu, dass sich Stammzellen im Knochenmark eher zu Fettzellen als zu Knochenzellen entwickeln.

„In ähnlicher Weise zeigten die Ergebnisse unserer Humanstudien auch, dass die Zunahme von Knochenmarkfett beim Fasten mit einem deutlichen Anstieg von Adipsin und Anzeichen von Knochenabbau verbunden war“, sagte Studienautor Clifford Rosen, Direktor für klinische und translationale Forschung am Maine Medical Center in Portland, USA. „Diese Ergebnisse können helfen, den Zusammenhang zwischen der Expansion des Knochenmarkfettgewebes und der Knochenfestigkeit zu erklären, insbesondere während des Alterns.“

Zur Behandlung von Menschen mit altersbedingtem Sehverlust werden derzeit Medikamente entwickelt, die Adipsin blockieren. Die Ergebnisse der aktuellen Studie zeigen, dass diese Medikamente auch den Zustand von Knochen beeinflussen könnten.

Sie könnten beispielsweise dazu beitragen, die Knochenmasse bei älteren Menschen mit Krankheiten wie Osteoporose zu erhöhen, die zu fortschreitendem Knochenverlust führen.

„Es besteht das Potenzial, dass diese Behandlungen für die Therapie und Vorbeugung von altersbedingten Skeletterkrankungen umfunktioniert werden“, schließt Studienautor Dr. Li Qiang, Assistenzprofessor für Pathologie und Zellbiologie am Vagelos College of Physicians and Surgeons der Columbia University.

„Diese Behandlungen könnten möglicherweise auch auf Personen ausgerichtet sein, die aufgrund von Ess-Störungen wie Anorexie oder Alterung Knochenschwund entwickeln.“

Quelle:

Aaron N, Kraakman MJ, Zhou Q, Liu Q, Costa S, Yang J, Liu L, Yu L, Wang L, He Y, Fan L, Hirakawa H, Ding L, Lo J, Wang W, Zhao B, Guo E, Sun L, Rosen CJ, Qiang L. Adipsin promotes bone marrow adiposity by priming mesenchymal stem cells. Elife. 2021 Jun 22;10:e69209. doi: 10.7554/eLife.69209. PMID: 34155972; PMCID: PMC8219379. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34155972/)

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