Die Physiologie des Fettabbaus (II)

Ich hoffe, dass der Leser sich die Zeit genommen hat, um den ersten Artikel noch einmal zu lesen und dessen Inhalt vollständig verstanden hat, bevor er mit dem zweiten Teil beginnt. Dieser Artikel wird deutlich einfacher zu verstehen sein als der Vorhergehende, was jedoch nur dann der Fall ist, wenn man den ersten Artikel vollständig verstanden hat. In vorliegenden Artikel werden wir die Insulinresistenz und wie diese auf unterschiedlichen Wegen zu unserem Vorteil wirkt, besprechen und auch auf die Manipulation des ersten der PPARs, dem PPARgamma, eingehen, was ich als wichtigen Teil eines anständigen Fettabbaus ansehe. preview

Das Verständnis der Relevanz einer Insulinresistenz in Fettzellen

Es gibt eine Menge Missverständnisse bezüglich der Relevanz einer Insulinresistenz. Einige Menschen glauben, dass eine erhöhte Insulinsensitivität ein guter Ansatz für den Fettabbau ist. Dies rührt daher, dass Fettsucht häufig durch extremen Insulinunempfindlichkeit verursacht wird. Aus diesem Grund führt bei den betroffenen Menschen eine Steigerung der Insulinsensitivität zu einer Umverteilung der Nährstoffe und kann in der Tat eine Reduktion des Körperfetts verursachen.

Die meisten, die diesen Artikel lesen, werden jedoch wahrscheinlich nicht wirklich fettsüchtig sein. Bei normalen Menschen stellt Insulin das primäre adipogene (fettaufbauende) Hormon dar. Aus diesem Grund sind eine Reduzierung des Insulinspiegels und eine Reduzierung der Sensitivität der Zellen gegenüber Insulin etwas bezüglich des Fettabbaus positives. Aus diesem Grund ist jede Zubereitung zur Unterstützung des Fettabbaus, die Komponenten enthält, welche die Insulinsensitivität steigern, nicht geeignet, falls das Ziel darin besteht, wirklich definiert und Fettarm zu werden. Produkte wie ALA (Alpha Liponsäure), r-ALA, L-Taurin in freier Form, D-Pinitol und dergleichen sind absoluter Betrug, wenn sie zum Zweck der Unterstützung des Fettabbaus verkauft werden.

Insulin aktiviert unterschiedliche Enzyme, die für die Fetteinlagerung benötigt werden, zu denen unter anderem die Fettsäure Synthase (FAS) gehört. Zusätzlich hierzu erhöht Insulin die Glykogeneinlagerung. Während dies für die Leistungsfähigkeit etwas positives ist, ist es aus der Sicht des Fettabbaus alles andere als positiv. Wenn Norepinephrin ausgeschüttet wird, beginnt dieses als glykolytischer Wirkstoff zu agieren, was nichts anderes Bedeutet, als dass es Glykogen zurück in Glukose umwandelt. Dies bedeutet, dass die stoffwechseltechnisch aktiven Zellen weiterhin Glukose verwenden, da diese gut verfügbar ist, anstatt Fett zu verbrennen.

Ich werde hierauf an dieser Stelle nicht im Detail eingehen, da wir diesen Aspekt im dritten Teil näher betrachten werden, doch wenn die Glukosespiegel sinken, dann fällt auch das ATP:AMP Verhältnis (Energiegleichgewicht), wodurch AMPK - eine Kinase, die den Mitochondrien signalisiert, dass sie Fett anstelle von Glukose verbrennen sollen - aktiviert wird. An diesem Punkt können die vom weißen Fettgewebe produzierten freien Fettsäuren verbrannt werden.

Die meisten Bodybuilder sind sich dieser Abläufe schon bewusst, da sie während einer Diät nicht nur die Kalorienmenge reduzieren, sondern auch hauptsächlich die Kohlenhydratzufuhr einschränken. Dies liegt daran, dass Kohlenhydrate den Blutzuckerspiegel anheben und ein hoher Blutzuckerspiegel resultiert in einem erhöhten Insulinspiegel. Im Wesentlichen wissen die meisten Leser also bereits, dass weniger Insulin mehr Fettabbau bedeutet.

Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass eine Reduzierung der Signalwirkung von Insulin auch eine Reduzierung der Proteinsynthese bedeutet. Wir müssen aus diesem Grund zwischen einer Insulinresistenz der Fettzellen und einer Insulinresistenz der Muskelzellen unterscheiden. Beides fördert den Fettabbau.

Wenn wir jedoch die Insulinresistenz in den Fettzellen fördern können, ohne dass gleichzeitig auch die Muskelzellen unempfindlicher gegenüber Insulin werden, dann wird der Fettabbau zwar etwas länger dauern, aber wir könnten hierdurch die Muskeln vor einem Abbau während der Diät schützen. Der Grund dafür, dass eine Unempfindlichkeit der Muskelzellen gegenüber Insulin den Fettabbau fördert, hängt mit der Speicherung von Glykogen zusammen. Dies wird jedoch bei einer Diät mit niedriger Kalorien- und Kohlenhydratzufuhr kein entscheidender Faktor sein. Zunächst einmal wird bei diesem Szenario nicht viel Glukose zur Speicherung in Form von Glykogen vorhanden sein und außerdem wird der niedrige Glukosespiegel auch den Insulinspiegel niedrig halten.

Norepinephrin hemmt die Insulinausschüttung

In Teil 1 dieser Serie sollte bereits klar geworden sein, dass eine Steigerung der Norepinephrinausschüttung für die Stimulation eines maximalen Fettabbaus entscheidend ist. Und wir haben bis jetzt noch nicht einmal seine Wirkung auf die Muskelerhaltung besprochen.

Nun, Norepinephrin könnte in diesem Prozess über eine Hemmung der Insulinausschüttung mehrere Rollen spielen. Wenn die Ausschüttung von Norepinephrin steigt, wird Norepinephrin auch in der Nähe der Beta Zellen in der Bauchspeicheldrüse, welche für die Insulinausschüttung verantwortlich sind, ausgeschüttet und hemmt dort die Ausschüttung von Insulin. Somit wird Insulin zu einem für den Fettabbau weniger entscheidenden Faktor.

Interleukin-6 ist vielleicht das beste Ziel

Ein anderer Weg, auf dem Norepinephrin in diesem Aspekt helfen könnte, ist die Stimulation der Ausschüttung von Interleukin-6 (IL6). Diese Ausschüttung geschieht über die Protein Kinase A und Ca2+(2) und wird somit wahrscheinlich durch Src reguliert, was möglicherweise durch dessen Aktivierung von einer oder mehreren mitogen aktivierten Protein Kinasen (MAPK) geschieht. Interleukin-6 ist ein besonders interessantes Ziel, da es die Insulinsensitivität im Muskelgewebe zu erhöhen scheint, während es gleichzeitig die Insulinempfindlichkeit im Fettgewebe reduziert⁽¹⁾.

In der Fettzelle resultiert eine Erhöhung der Interleukin-6 Menge primär in einer Reduzierung des cytokinen Adiponectin⁽⁴⁾. Adiponectin ist dafür bekannt, dass es die Insulinsensitivität verbessert. Indem es die Ausschüttung von Adiponectin reduziert, macht Interleujin-6 die Fettzellen weniger empfindlich gegenüber Insulin.

Gleichzeitig scheint es den Unterdrücker der Cytokin Signalisierung (SOCS3) zu aktivieren, welcher auch durch Insulin selbst aktiviert wird, was eine weitere Reduzierung der Insulinsensitivität zur Folge hätte. Dies ist eines der negativen Rückkopplungssignale für die Insulin Signalisierung. Durch eine Kombination all dieser beschriebenen Prozesse würde eine Fettzelle eine immense Reduzierung der Insulinsensitivität erfahren.

Dies wird durch die reduzierte Ausprägung von Regulatoren des insulinbedingten Fettaufbaus deutlich, zu denen die Fettsäure Synthase (FAS), die Acetyl-CoA Carboxylase und die Transkriptionsfaktoren C/EPBalpha und PPARgamma (welche wir später noch im Detail betrachten werden) gehören. Interleukin-6 ist deshalb sowohl für den Fettabbau als auch für den Muskelaufbau eines der vielversprechendsten Ziele. Dies wird von der Tatsache unterstützt, dass Interleukin-6 durch körperliche Aktivitäten hochreguliert wird und den Muskelzuwachs sowie die Glukoseausschüttung im Muskel verbessert, während es gleichzeitig über einen entgegengesetzt wirkenden Mechanismus den Fettaufbau in den Fettzellen reduziert.

Norepinephrin könnte die Insulinsensitivität über AMPK reduzieren

Wie wir bereits in Teil 1 und am Anfang von Teil 2 gesehen haben, führt eine negative Energiebilanz zu einer Aktivierung von AMPK (AMP-aktivierte Protein Kinase). Eine Erhöhung der Norepinephrinspiegel führt definitiv zu einer Steigerung der AMPK Aktivierung. Zunächst einmal wird die Aktivierung der Adenylat Cyclase (AC) durch die Beta Adrenozeptoren dazu führen, dass ATP aufgebrochen wird, um cAMP herzustellen.

Über den Aplha-1 Adrenozeptor und seinen zweiten Botenstoff Ca2+ erfahren wir eine Erhöhung der Phosphodiesterasen (PDEs), die cAMP in AMP umwandeln und somit das ATP:AMP Gleichgewicht weiter reduzieren. Ob die Aktivierung von AMPK zu einer Insulinresistenz führt, ist nicht sicher, doch eine Anzahl der adipogenen Marker von Insulin werden während der AMPK Aktivierung definitiv reduziert⁽⁵⁾.

Es gibt keine bekannte Verbindung zwischen AMPK und Interleukin-6⁽⁶⁾, was bedeutet, dass sie ihre Wirkungen unabhängig voneinander entfalten und ihre Wirkungen somit additiv sein könnten.

Was ist PPARgamma?

PPARgamma steht für Peroxisom Proliferator Aktivierte Rezeptor gamma. Es gibt insgesamt drei PPARs, nukleäre Rezeptoren, die alle die Fett Homeostase (Gleichgewicht) regulieren. Die anderen beiden – der Alpha- und der Beta-Typ - besitzen positive Wirkungen auf den Fettabbau, indem sie - hauptsächlich über Wirkungen auf die Leber und die Muskulatur - eine Verbesserung der Oxidation von Fettsäuren bewirken. PPARgamma ist hingegen ein negativer Regulator des Fettabbaus⁽⁷⁾.

Es stellt einen Schlüsselfaktor bei der Differenzierung der Fettzelle dar, was nichts anderes bedeutet, als dass mehr Fettzellen rekrutiert werden. Er erhöht außerdem die Synthese von Fettsäuren sowie die Aufnahme und Speicherung von Glykogen⁽⁹⁾ und die Herunterregulierung der Beta-3 Adrenozeptoren. Vielleicht erinnert man sich noch an die hemmende Wirkung von Perlipin auf die Lipolyse, die im ersten Teil des Artikels beschrieben wurde. Nun, PPARgamma erhöht die Perilipin Spiegel⁽⁹⁾. Eine Hemmung von PPARgamma ist aus diesem Grund ein valider und bereits oft genug untersuchter Pfadweg für eine Steigerung des Fettabbaus.

In Fettzellen würde eine PPARgamma Reduzierung die Adipogenese (Fettaufbau) drastisch reduzieren und somit in einem stärkeren Fettabbau und eine geringere Fetteinlagerung resultieren. Die Rolle von PPARgamma beim Fettaufbau kann leicht demonstriert werden, da Bodybuilder in der Vergangenheit (und auch in der Gegenwart) PPARgamma Agonisten wie Metformin benutzt haben, was in einem enormen Fettaufbau innerhalb von kurzer Zeit bewirkte.

Da PPARgamma bei der Steigerung der Insulinsensitivität eine Rolle spielt, nahmen diese Bodybuilder an, dass es die Wirkungen von Insulin nachahmen würde. Wie wir jedoch am Anfang dieses Artikels bereits erklärt haben, sind solche Methoden für nicht fettsüchtige, nicht diabetische Menschen nicht zur Förderung des Fettabbaus geeignet und könnten ganz offensichtlich genau die gegenteilige Wirkung besitzen.

Innerhalb der Fettzellen gibt es mehrere Mechanismen zur Reduzierung von PPARgamma. Die meisten hiervon stehen wahrscheinlich mit einer Reduzierung der Insulinsensitivität in Verbindung. Interleukin-6 reduziert z.B. die PPARgamma Expression und es wird vermutet, dass dies die Weise ist, auf die es Adiponectin reduziert. Genauso wird die AMP-aktivierte Protein Kinase (AMPK) unabhängig von Interleukin-6 PPARgamma reduzieren. Die Manipulation von Interleukin-6 und AMPK stellt jedoch noch nicht das Ende der Möglichkeiten zur PPARgamma Herunterregulierung dar. Wir können weiterhin spezifische Antagonisten für diesen Rezeptor supplementieren. Dies werden wir in einem späteren Artikel dieser Serie noch im Detail betrachten.

Schlussfolgerung

Ich hoffe, dass die Leser dazu in der Lage waren, bis zu dieser Stelle durchzuhalten. Ich weiß, dass ich es ihnen nicht einfach mache, indem ich von ihnen verlange so viele Informationen aufzunehmen, doch dieser zweite Teil sollte doch leichter zu verstehen gewesen sein, als der erste Artikel, was insbesondere dann gilt, wenn man den ersten Artikel erst einmal verdaut hat. Doch es wird im nächsten Artikel um einiges härter werden, wenn wir die Oxidation von Fetten, die anderen beiden PPARs und Schilddrüsenhormone besprechen werden.

Referenzen

1. Lagathu C, Bastard JP, Auclair M, Maachi M, Capeau J, Caron M. Chronic interleukin-6 (IL-6) treatment increased IL-6 secretion and induced insulin resistance in adipocyte: prevention by rosiglitazone. Biochem Biophys Res Commun. 2003 Nov 14;311(2):372-9.
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3. Arimura N, Horiba T, Imagawa M, Shimizu M, Sato R. The peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) g regulates expression of the perilipin gene in adipocytes. J Biol Chem. 2004 Jan 2.
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8. Bakopanos E, Silva JE. Thiazolidinediones inhibit the expression of beta3-adrenergic receptors at a transcriptional level. Diabetes. 2000 Dec;49(12):2108-15.
9. Dressel U, Allen TL, Pippal JB, Rohde PR, Lau P, Muscat GE. The peroxisome proliferator-activated receptor beta/delta agonist, GW501516, regulates the expression of genes involved in lipid catabolism and energy uncoupling in skeletal muscle cells. Mol Endocrinol. 2003 Dec;17(12):2477-93. Epub 2003 Oct 02.