Onderzoekers van de University of California – San Francisco hebben een nieuwe werking van beige vet ontdekt die beschermt tegen overgewicht en diabetes.
Bruin vet en beige vet
Als je lichaam afkoelt dan kan het rillen van de spieren een manier zijn om warmte te genereren. Wanner de kou aanhoudt, komt het lichaam op andere manieren in actie om voor extra warmte te zorgen Het is bijvoorbeeld al enige decennia bekend dat gespecialiseerde vetcellen onder invloed van koude temperaturen energie verbranden om hitte te genereren.
Eerst ontdekte men het bestaan van ‘bruin vet’. Waar ‘wit vet’ een vorm van energieopslag is, zorgt bruin vet er juist voor dat opgeslagen energie wordt verbrand om warmte op te wekken. Baby’s hebben verhoudingsgewijs veel bruin vet als verdediging tegen de kou. Ook zoogdieren in winterslaap, zoals sommige beren, beschikken over veel bruin vet. In volwassen mensen echter is deze hoeveelheid aanzienlijk lager. Bruin vet bevat vele mitochondria, de energiecentrales van cellen. Deze bevatten veel ijzer die de roestkleur verklaren. Het is echter al zo’n 20 jaar bekend dat in normaal vetweefsel onder koude omstandigheden bepaalde vetcellen zich als bruin vet gaan gedragen.
In 2012 werd vastgesteld dat het een ander type vet is dat dit gedrag vertoont, ‘beige vet'[1]. Beige vet bevind zich binnen vetweefsel en kan qua functie van wit vet veranderen in bruin vet in reactie op kou. In vervolgonderzoeken werd aangetoond dat muizen met meer bruin vet beter beschermd waren tegen diabetes type 2 en overgewicht. Door meer calorieën te verbranden voor warmte waren de muizen beter in staat om van ongezonde hoeveelheden wit vet af te komen. Het proces echter waarmee deze omzetting van energie in warmte wordt uitgevoerd, was echter nog niet volledig bekend.
Vetverbranding door UCP1
Wat de onderzoekers al wisten, dat was de rol en werking van een eiwit genaamd uncoupling protein 1 (UCP1). Dit eiwit bevindt zich alleen in bruin en beige vetweefsel. UCP1 bevindt zich in de mitochondria van de bruine vetcellen en biedt een alternatieve route dan het genereren van energie (in de vorm van ATP) om zo te zorgen voor hitte. Om die reden wordt het ook wel thermogenine genoemd. De activiteit van UCP1 stijgt dan ook wanneer het koud wordt, maar ook wanneer er teveel gegeten wordt. Daarmee is het in zoogdieren de bekendste speler in het verzorgen van warmte anders dan warmte door te rillen. Er zijn echter sommige soorten zoogdieren bekend, zoals varkens, die geen functioneel UCP1 hebben. Toch zijn ze in staat hun warmte te reguleren in koude temperaturen. De onderzoekers van het Kajimura laboratorium vroegen zich af hoe dat kon zonder UCP1.
In eerdere onderzoeken hadden de onderzoekers UCP1 verwijderd uit muizen die wel over veel bruin en beige vet beschikken. Ondanks het gebrek aan UCP1 waren de muizen toch beter beschermd tegen overgewicht en diabetes type 2 dankzij de hoeveelheid bruin en beige vetweefsel. Dat verbaasde ze want UCP1 was langer dan 20 jaar het enige bekende thermogene eiwit.
Zou er dan een tweede manier zijn waarop de bruine en beige vetcellen in staat zijn de temperatuur te verhogen?
Nieuwe thermogene eiwitten ontdekt
De onderzoekers vonden deze alternatieve route en een tweetal eiwitten dat hiervoor verantwoordelijk is; SERCA2b en ryanodine receptor 2 (RyR2). Een belangrijke ontdekking en niet alleen als ontbrekend stukje van de puzzel. De manier waarop deze eiwitten zorgen voor het genereren van warmte is namelijk erg interessant als mogelijk middel tegen obesitas en diabetes type 2. Hun bevindingen werden vorige week gepubliceerd in Nature Medicine [2].
Deze eiwitten, met namen die uit Star Wars lijken te komen, zijn normaal gesproken verantwoordelijk voor de beschikbaarheid van calcium in de vetcellen. Wanneer de hoeveelheid calcium te hoog is, kan SERCA2b energie gebruiken om extra calcium naar opslagplekken in de vetcel te transporteren. Wanneer er juist een tekort is, zorgt RyR2 ervoor dat de calcium in de opslagplekken vrijkomt. Het team van Kajimura ontdekte echter dat onder koude omstandigheden, beide eiwitten tegelijk geactiveerd worden. Ter vergelijking kan je denken aan het tegelijk indrukken van het gaspedaal en de rem van een auto met als enige doel warmte te genereren in de motor. In plaats van benzine is het hier glucose dat verbrand wordt.
Er wordt zelfs zoveel glucose verbrand in dit proces dat het verlagen van de activiteit van SERCA2b in muizen van invloed was op het bloedsuikerspiegel. Hierdoor blijken deze eiwitten een mogelijk interessante speler te zijn in de strijd tegen diabetes. Eén van de usual suspects bij diabetes is namelijk een langdurig verhoogd bloedsuiker.
Now that we’ve found that beige fat burns glucose using SERCA2b, it explains many things. This is why mice become diabetic when we reduce beige fat, but disrupting UCP1 does not cause diabetes, and this is why mice are protected from diabetes in the presence of more beige fat.
-Shingo Kajimura, University of California – San Francisco
Uit experimenten met geïsoleerde vetcellen van mensen en varkens blijkt dat deze werking van SERCA2b niet alleen geldt in muizen. Het is alleen niet duidelijk welk proces voor het genereren van warmte dominant is, UPC1 of SERCA2b + RyR2.
Dat beige vet meerdere mogelijkheden heeft om warmte te genereren, lijkt evolutionair gezien niet vreemd. Het reguleren van de lichaamstemperatuur is zo belangrijk dat er meerdere mechanismen nodig zijn zoals blijkt uit de varkens die geen functioneel UCP1 hebben.
Beige vet medicatie en/of supplementen
De onderzoekers zijn vooral opgewonden door de de resultaten omdat het wijst op de mogelijkheid op de ontwikkeling van medicatie of zelfs supplementen om SERCA2b te activeren in beige vet. Hiermee hopen ze dat bloedsuiker beter gereguleerd kan worden en de kans op overgewicht en diabetes type 2 verlaagd wordt.
Een voorbeeld is gember. Het is al langer bekend dat het eten van gember de lichaamstemperatuur verhoogt. Hoe dit precies gebeurt, is echter onduidelijk. Er zijn aanwijzingen dat het actieve bestanddeel in gember, gingerol, SERCA eiwitten activeert. Hiermee zijn gember en specifiek gingerol interessante spelers om verder te onderzoeken in hun effect om beige vet te activeren en zo meer calorieën te verbranden.
Referenties
- Wu J, Bostrom P, Sparks LM, Ye L, Choi JH, Giang AH, Khandekar M, Virtanen KA,Nuutila P, Schaart G, et al. 2012. Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and human. Cell 150: 366–376
- Kenji Ikeda, Qianqian Kang, Takeshi Yoneshiro, Joao Paulo Camporez, Hiroko Maki, Mayu Homma, Kosaku Shinoda, Yong Chen, Xiaodan Lu, Pema Maretich, Kazuki Tajima, Kolapo M Ajuwon, Tomoyoshi Soga, Shingo Kajimura. UCP1-independent signaling involving SERCA2b-mediated calcium cycling regulates beige fat thermogenesis and systemic glucose homeostasis. Nature Medicine, 2017; DOI: 10.1038/nm.4429
