Evolution des Fettes : Der gute Speck

Der Mensch hat Fett, das gesund erhält. Es ist – anders als das bedenkliche weiße Fett – braun. Der Biologe Martin Jastroch untersucht, warum der gute Speck entstanden ist.

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Gut gegen raues Wetter geschützt. Bei Alpen-Murmeltieren wurde die Körperheizung zuerst entdeckt.
Gut gegen raues Wetter geschützt. Bei Alpen-Murmeltieren wurde die Körperheizung zuerst entdeckt.Foto: Ronald Wittek, picture-alliance/ dpa

Die Geschichte des guten Fettes im Menschen ist eine Geschichte der Forschung an exotischen Tieren. Vor über 400 Jahren entdeckte der Schweizer Zoologe und Arzt Conrad Gesner das Gewebe in Murmeltieren. Damals durfte zwar niemand ein Geschöpf Gottes einfach sezieren. Doch Gesner hatte im Garten seines Onkels früh seine Liebe zur Natur entdeckt. Mitte dreißig trug er das gesammelte Wissen über Pflanzen und Tiere in vier Werken zusammen. Dabei forschte er auch selbst. Heimlich schnitt er im Keller ein Murmeltier am Rücken auf und staunte über ein Gewebe zwischen den Schultern, „braun, nicht Fleisch, nicht Muskel“, beschreibt er es in seiner „Historiae animalium“, die 1551 erschien.

„Es ist die erste Schilderung des braunen Fettes“, sagt Martin Jastroch, der seit seiner Studentenzeit das ungewöhnliche Gewebe erforscht. Ungewöhnlich deshalb, weil Fett weithin als lästig und ungesund gilt. Allzu dicke Menschen leiden schließlich häufiger an Diabetes, an Herzkreislauferkrankungen und Schlaganfällen. Doch braunes Fett hält gesund, auch den Menschen.

Während das bekannte weiße Fett als Speisekammer für Hungerzeiten dient, sind die braunen Zellen Heizkraftwerke des Körpers. Sie verbrennen gespeicherte Energie zu Wärme und sorgen dafür, dass der Körper nicht auskühlt. Vor allem Neugeborene haben viel davon, weil ihnen noch die Muskeln fehlen, mit denen sie zittern könnten, um warm zu werden. Beim Erwachsenen sitzt etwas braunes Fett am Hals und zwischen den Schultern. Die Polster direkt unter der Haut gehören zwar überwiegend dem weißen Fetttypus an, lassen sich aber am ehesten in bräunliches Fett konvertieren.

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Ein natürlicher Schutz gegen das Dicksein

„Es ist ein natürlicher Schutz gegen das Dicksein“, sagt Jastroch, Fettforscher am Institut für Diabetes und Adipositas am Helmholtz Zentrum München. Über vier Kilogramm Körpergewicht soll braunes Fett innerhalb eines Jahres verheizen können. Ist viel braunes Fett vorhanden, wandeln sich die Kalorien in der Nahrung zu einem Großteil sofort in Wärme um. Es verbrennt überschüssige Energie, im Gegensatz zum weißen Fett, das Energie speichert. Und, besonders bemerkenswert, sein Vorkommen scheint sogar vor Diabetes zu schützen. Dagegen erhöht zu viel weißes Fett die Gefahr der Zuckerkrankheit. „Forscher wollen deshalb herausfinden, wie man weißes zu braunem Fett umprogrammieren kann, um Übergewichtigen zu helfen und vor Krankheiten wie Diabetes zu schützen“, sagt Jastroch.

Seine Kollegen versuchen sich diesem Ziel zu nähern, indem sie Fettzellen in Glasschalen unterschiedlichen Substanzen aussetzen. Sie entdeckten dabei, dass allerlei Substanzen von Viagra bis zum Salz der Milchsäure schlechtes weißes Fett in gutes Braunes umwandeln – zumindest in der Glasschale. „Ob das auch im Körper passiert, ist die große Frage. Denn viele Stoffe führen zu Stressreaktionen, die mit einem Bräunen des weißen Fetts einhergehen“, wendet Jastroch ein.

Er geht deshalb einen anderen Weg – nämlich in der Evolution rückwärts, um von Tieren zu lernen, wie braunes Fett entstanden ist und welche Funktionen es hat. „Dieser Ansatz ist ungewöhnlich, hat aber seine Vorzüge. Denn im Unterschied zur Forschung in der Petrischale hat man keine Artefakte. Alles ist in Millionen Jahren der Evolution geprüft worden“, würdigt Tim Schulz, der am Deutschen Institut für Ernährungsforschung in Potsdam das braune Fett in Zellkulturen und in Mäusen studiert.

Das braune Fett ist eine Körperheizung

Schon als Biologiestudent staunte Jastroch bei einem Praktikum in Australien über Koalas, Kängurus und andere kleinere Beuteltiere. Er fragte sich, ob sie braunes Fett haben, um den Nachwuchs im Beutel zu wärmen. Die Frage ließ ihn nicht mehr los. Zurück in Deutschland und noch nicht einmal diplomiert, „kratzte ich mein Geld zusammen und wechselte für einen Forschungsaufenthalt nach Australien“, erzählt er.

Doch die Experimente an Beuteltieren waren schwieriger in die Tat umzusetzen als geplant. Ohne aufwendige Genehmigung ist es in Australien nicht erlaubt, den Tieren eine Gewebeprobe zu entnehmen. In der Not fand Jastroch eine kuriose Ausflucht. „Ich sammelte überfahrene Tiere von der Straße und untersuchte deren DNS in Deutschland." Dabei entdeckte er das Gen für ein Eiweiß, das nötig ist, damit Fettzellen Wärme produzieren. Die Tiere haben also die Erbanlage für die Fettheizung. Er stieß in den Beuteltieren auch auf braunes Fett. Doch es produzierte keine Wärme. Weshalb? Und seit wann und warum haben dann einige Tiere und der Mensch Fett als Hitzegenerator, fragte sich Jastroch.

Wenn er Mäuse in eine Kältekammer steckt, heizt das braune Fett sofort. Auch beim Menschen funktioniert das. Einem besonders beeindruckenden Experiment aus Japan zufolge hilft eine tägliche Kältekur sogar beim Abspecken. Takeshi Yoneshiro von der Hokkaido Universität in Sapporo ließ zwölf Männer jeden Tag zwei Stunden in einer Kältekammer bei 17 Grad Celsius ausharren. Die frühlingshaften Temperaturen genügten, um deren Körperfett binnen sechs Wochen dahinschmelzen zu lassen. Weil es jedoch die einzige Veröffentlichung dieser Art ist, warnt Schulz vor einem Kältehype. Üblicherweise packt einen nach einem Winterspaziergang oder nach dem Schwimmen im kalten Wasser dermaßen der Hunger, dass die verbrannte Energie mit einem üppigen Mahl schnell wieder kompensiert ist. „Diätwunder darf man nicht erwarten“, sagt Schulz.

Selbst Karpfen haben ein Heizprotein

Anders als der Mensch kann das Känguru in der Kälte nicht auf die Fettheizung zurückgreifen. Auf der Suche nach dem Grund dafür „fing ich an, in der Evolution rückwärts zu gehen“, erzählt Jastroch. In seiner Doktorarbeit knöpfte er sich Karpfen aus der Klasse der Knochenfische vor – und fand das besagte Heizprotein, allerdings außerhalb von Fettzellen. Aufgrund der stammesgeschichtlichen Entwicklung von Fischen schloss Jastroch, dass es seit mindestens 500 Millionen Jahren in Wirbeltieren existiert.

Er stöberte weiter in der Entwicklungsgeschichte, etwa in der Tierwelt Madagaskars. Denn dort leben bis heute sehr ursprüngliche Säugetiere, weil es kaum Raubtiere gibt, die ihnen gefährlich werden können. Der Münchner Forscher suchte sich den Igeltenrek aus. Jeder Laie würde das kleine stachlige Tier wohl mit unserem heimischen Igel verwechseln. Nur die Ohren sind etwas länger. Aber im Gegensatz zum Igel gehört der Igeltenrek einer anderen Gruppe von Säugetieren an, den Afrotheria. Diese Tiere leben in der Hitze Afrikas und sind nie in kältere Gebiete gewandert. Der Igeltenrek hält auch nicht durchgängig eine hohe Körpertemperatur, weshalb Jastroch überrascht war, das braune Fett in dem Tier zu finden. „Es ist sogar groß und kann viel Wärme erzeugen, liegt aber nicht im Brustbereich wie bei Nagetieren, sondern ist unten bei den reproduktiven Organen“, sagt er. „Und der Igeltenrek heizt damit nur einmal im Jahr richtig hoch, im Oktober, wenn die Weibchen schwanger sind.“

Wärme für den Nachwuchs

Diese scheinbar kuriose Funktion des braunen Fettes in einer etwa 120 Millionen Jahre alten Tiergruppe – nämlich als Heizung für den Nachwuchs – brachte Jastroch auf eine neue These. Bisher hatten Forscher angenommen, braunes Fett sei entstanden, wenn Mensch und Tier in kalte Regionen vordrangen, um dort ihre Körpertemperatur zu halten und am Leben zu bleiben. „Doch dieses Konzept passt nicht zur Evolutionstheorie, weil der Organismus sehr viel Energie aufbringen muss, um warm zu bleiben. Es muss am Anfang des braunen Fettes einen Evolutionsvorteil gegeben haben“, argumentiert der Wissenschaftler.

Jastroch und seine Mitarbeiter glauben, diesen Vorteil gefunden zu haben: Das braune Fett, so zeigten sie, bekam erstmals in den Tieren Afrikas die Funktion einer Körperheizung, also in einer warmen Region. Die Tiere brauchen es unter anderem, um den Nachwuchs im Mutterleib schneller reifen zu lassen und ihn gleichmäßig zu wärmen. Das Reifen in der Gebärmutter ist tatsächlich ein Evolutionsvorteil, weil die Jungtiere dann bei der Geburt erste Fertigkeiten beherrschen und nicht so leicht gefressen werden. „Die Fettheizung brachte auch den Vorteil, dass kleine Säugetiere sich anders als Schlangen und Echsen unabhängig von der Sonne bewegen konnten, weil sie immer warm sind.“ Erst mit dieser Gabe versehen, drangen einige Spezies in kalte Regionen vor, gewissermaßen im Nebeneffekt. „Das sind wichtige Erkenntnisse zur Entstehung des braunen Fetts“, kommentiert Andreas Pfeiffer, Fettforscher an der Berliner Charité.

Immer wieder muss Jastroch jedoch gegenüber seinen Geldgebern begründen, weshalb er exotische Tierarten statt Mäusen und Zellen untersucht. Dabei kann sein Team sogar wichtige Erkenntnisse für die Medizin liefern. Denn die Tiere lehren auch, welche Stoffe die Entstehung von braunem Fett ankurbeln. „Die Erkenntnisse aus der Vergangenheit sind der Schlüssel für eine gesunde Zukunft“, sagt Jastroch. Vielleicht kann ein Stoff aus dem Igeltenrek eines Tages Übergewichtigen beim Abnehmen helfen.

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