Ein Team unter der Leitung von Forschern des Dana-Farber Cancer Institute hat ein natürliches Hormon aus Muskelzellen isoliert, das einige der wichtigsten gesundheitlichen Vorteile von Bewegung auslöst. Sie sagen, dass das Protein, das als chemischer Botenstoff dient, ein vielversprechender Kandidat für die Entwicklung als neuartige Behandlung von Diabetes, Fettleibigkeit und möglicherweise anderen Erkrankungen, einschließlich Krebs, ist.
Bruce Spiegelman, PhD, ein Zellbiologe bei Dana-Farber, ist leitender Autor des Berichts, der von der Zeitschrift Nature als fortgeschrittene Online-Veröffentlichung veröffentlicht wurde. Der erste Autor ist Pontus Boström, MD, PhD, ein Postdoktorand im Spiegelman-Labor.
"Es ist aufregend, eine natürliche Substanz zu finden, die mit Bewegung verbunden ist und ein so klares therapeutisches Potenzial hat", sagte Boström.
Spiegelman nannte das Hormon "Irisin", nach Iris, einer griechischen Botengöttin. Er sagte, die Entdeckung sei ein wichtiger erster Schritt zum Verständnis der biologischen Mechanismen, die körperliche Betätigung in positive Veränderungen im ganzen Körper umwandeln, sowohl bei gesunden Menschen als auch bei der Vorbeugung oder Behandlung von Krankheiten.
"In der Fachwelt hat sich das Gefühl breit gemacht, dass Übungen mit verschiedenen Geweben im Körper 'sprechen'", sagte Spiegelman, Professor für Zellbiologie an der Harvard Medical School. "Aber die Frage war, wie?"
Dem Bericht zufolge hat das Irisin-Hormon direkte und "starke Wirkungen" auf das Fett- oder Fettgewebe - subkutane Ablagerungen von weißem Fett, die überschüssige Kalorien speichern und zur Fettleibigkeit beitragen.
Wenn der Irisinspiegel durch Bewegung ansteigt – oder in dieser Studie, wenn Irisin Mäusen injiziert wurde – sch altet das Hormon Gene ein, die weißes Fett in „gutes“braunes Fett umwandeln. Dies ist vorteilhaft, da braunes Fett mehr überschüssige Kalorien verbrennt als allein durch Sport.
In Erwachsenen findet sich nur eine kleine Menge braunes Fett, aber Säuglinge haben mehr - ein evolutionäres Echo darauf, wie Säugetiere sich während des Winterschlafs warm h alten. Nach den Erkenntnissen von Spiegelman und anderen ist das Interesse an den therapeutischen Möglichkeiten zur Erhöhung des braunen Fettgewebes bei Erwachsenen stark gestiegen.
Neben der Stimulierung der Bildung von braunem Fett verbesserte Irisin nachweislich die Glukosetoleranz, ein Schlüsselmaß für die Stoffwechselgesundheit, bei Mäusen, die mit einer fettreichen Diät gefüttert wurden.
Die Entdeckung wird es den Menschen nicht erlauben, das Fitnessstudio zu überspringen und Muskeln aufzubauen, indem sie Irisin-Ergänzungen einnehmen, warnte Spiegelman, weil das Hormon die Muskeln anscheinend nicht stärker macht. Experimente zeigten, dass der Irisinspiegel als Ergebnis wiederholter, längerer Trainingseinheiten ansteigt, nicht jedoch während kurzzeitiger Muskelaktivität.
Das Dana-Farber-Team identifizierte Irisin bei einer Suche nach Genen und Proteinen, die von einem Hauptstoffwechselregulator namens PGC1-alpha reguliert werden, der durch körperliche Betätigung aktiviert wird. Spiegelmans Gruppe hatte PGC1-alpha in früheren Forschungen entdeckt.
Boström sagte, die Suche nach molekularen Zielen mit erhöhter PGC1-alpha-Aktivität habe letztendlich Irisin aufgezeigt, das sich innerhalb der äußeren Membran von Muskelzellen befindet. Diese Entdeckung widersprach den Behauptungen anderer Wissenschaftler, dass sich ein solches Protein im Zellkern befinden würde.
Um zu testen, ob eine Erhöhung von Irisin allein die Vorteile von Bewegung nachahmen könnte, injizierten die Wissenschaftler bescheidene Mengen in sesshafte Mäuse, die fettleibig und prädiabetisch waren.
Nach einer 10-tägigen Behandlung hatten die Mäuse eine bessere Kontrolle über den Blutzucker- und Insulinspiegel – was effektiv das Auftreten von Diabetes verhinderte – und verloren leicht an Gewicht. Obwohl der Gewichtsverlust gering war, sagte Spiegelman, dass das Hormon eine größere Wirkung haben könnte, wenn es über einen längeren Zeitraum gegeben wird.
Es gab keine Anzeichen von Toxizität oder Nebenwirkungen, was vorhergesagt wurde, da die Forscher den Anstieg von Irisin auf Werte beschränkten, die typischerweise durch körperliche Betätigung verursacht werden.
Zum Teil, weil es eine natürliche Substanz ist und weil die Maus- und die menschliche Form des Proteins identisch sind, sagte Spiegelman, dass es möglich sein sollte, ein auf Irisin basierendes Medikament schnell in die klinische Erprobung zu bringen – vielleicht innerhalb von zwei Jahren.
Die Irisin-Entdeckung wurde von Dana-Farber exklusiv an Ember Therapeutics für die Arzneimittelentwicklung lizenziert. Ember ist ein in Boston ansässiges Startup, das von Spiegelman und Wissenschaftlern des Joslin Diabetes Center und des Scripps Research Institute in Florida mitbegründet wurde.
Die Wissenschaftler sagten, dass ihre Ergebnisse lediglich an der Oberfläche der vielfältigen Wirkungen von Irisin kratzen. Sie erforschen weiterhin die möglichen Vorteile des Hormons bei Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes, Insulinresistenz und Fettleibigkeit, die weltweit eine wachsende Epidemie darstellen, sowie bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit.
Spiegelman fügte hinzu, dass angesichts der zunehmenden Beweise, dass Fettleibigkeit und körperliche Inaktivität mit der Krebsentstehung in Verbindung gebracht werden, es denkbar ist, dass Medikamente auf Irisin-Basis einen Wert bei der Vorbeugung und Behandlung der Krankheit haben könnten.
Andere Autoren, neben Spiegelman und Boström, stammen von Dana-Farber; Harvard Medizinschule; Brigham und Frauenkrankenhaus; Universität von Kalifornien in San Francisco; Universita Politecnica delle Marche, Ancona, Italien; Universitätskrankenhaus Odense, Dänemark; und LakePharma, Belmont, Kalifornien
Die National Institutes of He alth finanzierten die Forschung.
