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)
