Lipidstoffwechsel in lebender Zelle beobachtet

16. Februar 2012, 15:01
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Grazer Forscher analysieren molekulare Mechanismen von Fettaufbau und -spaltung mit markierungsfreier Mikroskopie

Graz - Störungen des Fettstoffwechsels führen zu massiven Einlagerungen von Lipiden (Fetten) nicht nur im Fettgewebe, sondern auch in anderen Geweben und Organen wie der Leber oder im Herzen. Dies kann zu gefährlichen Erkrankungen wie Fettleibigkeit, Arteriosklerose und Herz-Kreislauf-Erkrankungen führen. Am Grazer IMB (Institut für Molekulare Biowissenschaften) erkunden Forscher die molekularen Ursachen. Mithilfe einer neuartigen Mikroskopie-Methode haben sie erkannt, dass in den Fettzellen Fettaufbau und -spaltung gleichzeitig stattfinden.

Fette sind neben den Kohlenhydraten die wichtigsten Energielieferanten des Organismus. Aus dem Energieüberschuss in der Nahrung werden die Lipide, die zum überwiegenden Teil aus Triglyceriden und langkettigen Fettsäuren bestehen, in Depots angelegt. Bei Bedarf können sie in ihre Bausteine gespalten und an das Blut abgegeben werden. Um gespeichertes Fett zu mobilisieren, besitzt der Körper spezielle fettspaltende Enzyme, die Lipasen.

Gleichzeitig gegensätzliche Abläufe

Mit Hilfe einer neuartigen Mikroskopietechnologie, bei der Molekülschwingungen als Kontrastmechanismus verwendet werden, konnte das Team am IMB erstmals zeigen, dass so gegensätzliche Reaktionen wie Fettspaltung und Fettaufbau in Adipocyten (Fettzellen) gleichzeitig in der Zelle ablaufen. Bisher ging man von einem "entweder/oder" aus.

"Können durch Fettspaltung freigesetzte Fettsäuren nicht sofort verbraucht oder weiterverarbeitet werden, werden diese sehr rasch wieder in Speicherfett umgewandelt", schilderte IMB-Sprecherin Caroline Schober-Trummer. Dies schütze die Zelle vor einem Übermaß an Fettsäuren. Diese können nämlich Vorläufersubstanzen für eine Reihe toxischer, also für den Organismus giftiger Stoffe sein. "Mit dem Mechanismus wird die gefährliche Situation offenbar so kurz wie möglich gehalten", vermutet Schober-Trummler.

Abbildung von Molekülen in lebenden Zellen

Heimo Wolinski hat die Untersuchungen mittels sogenannter CARS (Coherent anti-Stikes Raman Scattering)-Mikroskopie an Zellkulturen von Mäusen und menschlichen Stammzellen durchgeführt. Damit wird die Abbildung von Molekülen in lebenden Zellen über längere Zeitintervalle möglich, ohne dass diese mit Farbstoffen markiert werden müssen. Dabei entsteht der Kontrast zur Bildgebung durch gezielte Anregung von Eigenschwingungen der Moleküle in der untersuchten Probe. Die aufwändige - und bisweilen das Verhalten der Moleküle beeinflussende - Fluoreszenzmarkierung der Probe entfällt.

Das Projekt ist ein Teilprojekt des Spezialforschungsbereiches "Lipotox", der die gestörte Aufnahme oder Produktion von Fettsäuren und Lipiden, die zur Bildung giftiger Substanzen und letztlich zu gefährlichen Erkrankungen führt, untersucht. Dabei stehen vor allem jene biochemischen Mechanismen, die beim Abbau zellulär gespeicherter Fette beteiligt sind, im Zentrum des Interesses. (APA)

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