Die Physiologie des Fettabbaus (III)

Die schlechte Nachricht ist, dass man, wenn man die ersten beiden Teile dieser Artikelserie nicht gelesen und verstanden hat, sich bei der Lektüre dieses Artikels etwas verloren vorkommen wird, da ich an mehreren Stellen auf die vorhergehenden Artikel verweisen werde. Die gute Nachricht ist, dass egal wie kompliziert das Ganze auf den ersten Blick erscheinen mag, dieser Artikel recht einfach zu verstehen sein wird, wenn man die ersten beiden Artikel gelesen und verstanden hat. preview

In diesem Teil werde ich die Fettsäureoxidation, die Ganzkörperwirkungen einer Anregung der Alpha-2 Adrenozeptoren und die Wirkungen von Schilddrüsenhormonen betrachten.

Die Fettsäureoxidation ist der letzte Schritt bei der Optimierung der Fettverbrennung

Beim Fettabbau konzentriert man sich seit Ewigkeiten auf die Lipolyse und die Reduzierung des Appetits. Eine Reduzierung der Nahrungszufuhr und eine Steigerung der Freisetzung von Fettsäuren sind jedoch nur der erst Schritt. Nach diesem Schritt muss man weiterhin sicherstellen, dass die freigesetzten Fettsäuren auch wirklich verbrannt werden. Bei einem Kaloriendefizit während einer kohlenhydratarmen Diät wird dies auf jeden Fall geschehen, was jedoch nicht bedeutet, dass wir dem Prozess nicht noch ein bisschen auf die Sprünge helfen könnten. Um dies tun zu können, werden wir die Mechanismen, durch welche die Fettsäureoxidation gesteigert werden kann, näher betrachten.

Nährstoffe werden in stoffwechseltechnisch aktiven Zellen verbrannt. Diese Zellen besitzen Mitochondrien, welche man auch als kleine Kraftwerke ansehen könnte, die zugeführte Makronährstoffe in ATP und Energie umwandeln. Unter normalen Umständen verarbeiten diese Kraftwerke Glukose. Es gibt jedoch im Körper Organe, die stärker auf Glukose angewiesen sind, wozu auch das Gehirn gehört.

Wenn eine Glukoseknappheit auftritt, dann wird die Glukose für das Gehirn reserviert und andere stoffwechseltechnisch aktive Gewebetypen müssen mit einem anderen Brennstoff funktionieren. Dies ist der Grund dafür, dass es im Körper Fettspeicher gibt. Fett kann im Körper leicht gespeichert werden und enthält doppelt so viele Kalorien wie Glukose.

Wenn wir Energie benötigen, aber nicht ausreichend Energie über die Nahrung zuführen, dann wird die Lipolyse initiiert, um Fett als Substrat für die Energieproduktion bereitzustellen. Dies bedeutet, dass sich die Mitochondrien daran anpassen müssen, anstelle von Glukose Fett zu verbrennen.

Die Hauptenergieverbraucher im Körper sind die Leber und die Muskeln. Dies ist auch die Erklärung dafür, dass Bodybuilder deutlich weniger Probleme damit haben Fett zu verlieren, als dies beim Durchschnittsbürger der Fall ist – Bodybuilder verfügen ganz einfach über eine höhere Anzahl stoffwechseltechnisch aktiver Zellen. Die Veränderung in diesen Zellen tritt hauptsächlich durch Prozesse in den Fettzellen auf, die wir bereits besprochen haben. Hierzu gehören Prozesse, die die Insulinresistenz betreffen und mit einer AMPK (AMP-aktivierte Protein Kinase) Aktivierung oder eine Anregung von Interleukin-6 (IL6) zu tun haben.

Beide dieser Ereignisse reduzieren den adipogenen (fettaufbauenden) Wirkstoff Acetyl-CoA Carboxylase (ACC). Um eine Fettsäure zu oxidieren, muss diese zunächst in die Mitochondrien gelangen, was durch Transportmoleküle – in diesem Fall Carnitin Palmitoyl Transferase (CPT) – geschieht. ACC generiert ein Produkt namens malonyl CoA, welches CPT daran hindert, seine Aufgabe aktiv auszuführen.

Wenn AMPK also die Menge an Acetyl-CoA Carboxylase reduziert, dann setzen wir mehr CPT frei, welches Fettsäuren in die Mitochondrien transportieren kann. Wir bleiben hierbei auf derselben Linie von Manipulationen.

PPARalpha und Beta

Im letzten Artikel haben wir den nukleären Rezeptor namens PPARgamma näher betrachtet und erwähnt, dass dieser noch zwei Brüder besitzt, nämlich PPARalpha und PPARbeta. Diese beiden Rezeptoren besitzen positive Wirkungen, indem sie die Fettsäureoxidation steigern. PPARalpha Agonisten werden häufig bei der Senkung des Cholesterinspiegels eingesetzt. Dies liegt daran, dass sie die Fettsäureoxidation in den Mitochondrien der Leber anregen.

In der Leber ist der PPARbeta Rezeptor nicht mehr als ein Rückfallmechanismus, während die Situation im Muskelgewebe genau gegensätzlich ist. Dieses Gewebe ist recht arm an PPARalpha Rezeptoren und reich an PPARbeta Rezeptoren, weshalb hier der PPARbeta Rezeptor die führende Rolle übernimmt⁽¹⁾.

Die Verwendung gebräuchlicher PPARalpha Agonisten wird manchmal für eine Steigerung der Fettsäureoxidation empfohlen. In der realen Welt sind solche Versuche jedoch immer kläglich gescheitert. Ich habe hierfür auch keine definitive Erklärung. Es könnte jedoch daran liegen, dass die Induktion des PPARalpha Rezeptors bereits beim Eintritt des Fastenzustands eintritt. Es gibt jedoch ein Fibrat – Bezafibrat -, das zumindest geringfügige Erfolge zu bringen scheint.

Dies liegt möglicherweise daran, dass Bezafibrat auch ein PPARbeta Simulator ist⁽²⁾. Bei Bodybuildern macht es sowieso mehr Sinn auf die PPARbeta Rezeptoren abzuzielen, da deren Körper zu über 50 % aus Muskelmasse besteht. Mit so viel stoffwechseltechnischem Gewebe, welches dazu angeregt wird Fettsäuren zu oxidieren, muss ein PPARbeta Simulator irgendeine Art der Steigerung des Fettabbaus hervorrufen.

Wenn wir damit beginnen werden unterschiedliche Fettabbauprodukte zu betrachten, dann werden wir noch auf weitere Ligande für diese Rezeptoren treffen. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass auch der Körper einen endogenen Liganden für den PPARbeta Rezeptor – Prostacyclin^{(3, 5)} (Prostaglandin I2 oder PGI2) - produziert. Eine Anregung der Beta Adrenozeptoren durch z.B. Norepinephrin führt nur zu einer bescheidenen Steigerung der PGI2 Produktion⁽⁴⁾.

Die körperweite Wirkung einer Stimulierung der Alpha-2 Adrenozeptoren

Ich haben die Alpha-2 Adrenozeptoren bereits im ersten Teil dieser Artikelserie angesprochen. Habe damals aber gesagt, dass es sich hierbei um einen anti-lipolytischen Rezeptor handelt – zumindest lokal in den Fettzellen. Dies implizierte, dass dieser Rezeptor auch systemisch (Körperweit) eine gewisse positive Wirkung besitzt. Dies ist mit ziemlicher Sicherheit der Fall. Wenn der Alpha-2 Rezeptor im Gehirn stimuliert wird, besteht ein Teil seiner Wirkungen aus einer Reduzierung der orexigenen Peptid Neuropeptide Y (NPY)⁽⁶⁾.

Orexigen impliziert, dass der Appetit angeregt wird. Dies bedeutet, dass eine Reduzierung der NPY Menge den Appetit reduzieren wird. Dies sollte man sich merken, da wir im nächsten Artikel die Unterdrückung des Appetits behandeln werden. Im übernächsten Artikel werden wir uns dann damit beschäftigen, warum sich eine systemische Blockierung des Alpha-2 Adrenozeptors als eine schlechte Wahl für den Fettabbau erwiesen hat.

NPY besitzt jedoch neben der Regulierung des Appetits noch weitere Funktionen. Es übt eine deutliche negative Wirkung auf das Thyrotropin Freisetzende Hormon (TRH) aus⁽⁷⁾, indem es die Menge des durch den Hypothalamus ausgeschütteten TRH reduziert. TRH regt die Hypophyse dazu an, das Thyroid stimulierende Hormon (TSH oder Thyrotropin) zu produzieren und TSH regt die Schilddrüse dazu an das Schilddrüsenhormon T4 zu produzieren.

T4 ist ein inaktives Hormon, welches im peripheren Gewebe zu T3 reduziert wird. T3 ist das aktive Schilddrüsenhormon, das den Stoffwechsel reguliert. Es ist bekannt dafür, dass es die Stoffwechselrate steigert und somit zu einem höheren Kalorienverbrauch führt. Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von Ephedrin, welches die Norepinephrin Ausschüttung anregt, die T3 Spiegel für bis zu 12 Wochen anheben kann⁽⁸⁾. Dies geschieht wahrscheinlich über eine Reduzierung von NPY.

Im Wesentlichen besitzen also alle Adrenozeptoren einen gewissen positiven Einfluss auf den Fettabbau. Nur die Beta Adrenozeptoren wirken ausschließlich fettabbauend, wogegen die Alpha Adrenozeptoren auch negative Wirkungen besitzen können. Die Reduzierung diese negativen Wirkungen ohne Gefährdung der positiven Wirkungen ist ein wichtiger Aspekt der Supplementation für den Fettabbau.

Schilddrüsenhormone

Schilddrüsenhormone oder T3 könnten den Fettabbau unterstützen, auch wenn eine länger andauernde Kalorienrestriktion die T3 Spiegel reduziert. Ganz offensichtlich handelt es sich hier um ein Ziel für eine Supplementation, das sich als höchst synergistisches Ziel erweisen wird.

Der primäre Weg, über den T3 den Fettabbau fördert, ist eine Steigerung der Soffwechselrate. Dies bedeutet, dass mehr Kalorien verbraucht werden, um dasselbe zu erreichen. Wir haben bereits im ersten Teil etwas Ähnliches im Zusammenhang mit der Termogenese des braunen Fettgewebes besprochen. Es sollte keine Überraschung darstellen, dass T3 hauptsächlich über eine Erhöhung der Spiegel entkoppelnder Proteine (UCOs) wirkt, welche die ATP Synthese von der Oxidation von Nährstoffen in den Mitochondrien entkoppelt.

Der erste Ort der Wirkung ist ganz offensichtlich UCP1, welches sich ausschließlich im braunen Fettgewebe befindet und zu einer Steigerung der Thermogenese führt. Es gibt jedoch noch zwei weitere entkoppelnde Proteine: UCP2 und UCP3. UCP2 ist im Körper weit verbreitet, während UCP3 lediglich im braunen Fettgewebe und der Muskulatur vorkommt⁽¹⁰⁾. Die Rolle von UCP3 ist jedoch noch nicht ganz geklärt, da es bei der Thermogenese keine Rolle spielt⁽⁹⁾, was die Frage aufwirft, ob es sich bei UCP3 wirklich um ein entkoppelndes Protein handelt.

Eine andere Methode, durch die T3 den Fettabbau steigert, hat mit seinem Stoffwechselprodukt T2 zu tun. T2 wirkt direkt auf die Mitochondrien, um deren produktive Fähigkeiten zu steigern und zusätzliches ATP zu produzieren, welches am Ende jedoch wieder verschwendet wird. Es folgt eine Steigerung der ATP Aktivität, wodurch das ATP wieder abgebaut wird. Viel hiervon wird bei einem Prozess, der als Substrat Zyklus bezeichnet wird, verschwendet, bei welchem auf den Prozess der Lipolyse eine Lipogenese folgt.

Es werden also zunächst Fettsäuren feigesetzt, die anschließend wieder zu Triglyzeriden verestert werden. Dies schafft einen nutzlosen Zyklus, der ATP verschwendet. Dies kann teilweise nützlich sein, wenn die Wiederveresterung verhindert werden kann. Das meiste des zusätzlichen ATP wird jedoch durch eine gesteigerte Herzfrequenz verschwendet. T2 steiget den Sauerstoffbedarf, so dass man mehr Sauerstoff aufnimmt, was zu einem gesteigerten Druck auf das Herz Kreislauf System führt, all diesen Sauerstoff dorthin zu transportieren, wo er benötigt wird⁽¹¹⁾. Wie durch Zufall ist das braune Fettgewebe einer der größten Verbraucher von zusätzlichem Sauerstoff⁽¹²⁾.

Die Wirkung, die T3 auf die Beta Adrenozeptoren besitzt, ist eng mit dem Substratzyklus verwandt. Während einer Langzeitanregung durch Ligande wie Norepinephrin, kann es zu einer Deaktivierung der Beta1 und Beta2 Adrenozeptoren kommen, was zu einer reduzierten Lipolyse im weißen Fettgewebe führt. T3 kann die Expression der Beta Adrenozeptoren steigern⁽¹³⁾ und die Beta-adrenergene Kapazität steigern.

Vermutlich hat dies etwas mit dem Substratzyklus zu tun, da eine gesteigerte Anregung der Beta Adrenozeptoren zu einer gesteigerten Aktivität der Adenylat Cyclase führen würde, welche auch eine Art von ATPase darstellt und somit zusätzliches ATP verschwenden kann. In diesem Fall sehr zu unserem Vorteil, da Fett freigesetzt würde.

Es könnte auch etwas mit einer Steigerung der thermogenen Kapazität zu tun haben, da T3 die Halbwertszeit der Beta-3 Adrenozeptoren fördert, wodurch die UCP1 Expression und die damit verbundene mitochondriale Entkopplung erhöht würden⁽¹⁶⁾.

Die Wirkungen von T3 auf Insulin und die Insulinsensitivität sind etwas widersprüchlich - es scheint die Adipogenese zu fördern, was jedoch nicht nur durch eine Wiederveresterung von Fettsäuren, sondern auch durch eine gesteigerte Insulinsensitivität geschieht^{(14, 15)}. Es ist deshalb weise die Manipulation von T3 mit einer Manipulation der Insulinsensitivität zu koppeln.

Eine Schilddrüsenüberfunktion führt jedoch generell zu einer Reduzierung der Insulinausschüttung⁽¹⁷⁾, was möglicherweise auf einer erhöhten Apoptose der Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse beruht⁽¹⁸⁾. Dies würde meiner Meinung nach die Wirkung auf das Insulin grob zum Status Quo machen.

T3 ist außerdem ein Phosphodiesterase (PDE) Inhibitor⁽²¹⁾. In Artikel 1 wurde beschrieben, dass eine Stimulation des Aplha-1 Adrenozeptors zu einer Ca2+ abhängigen Erhöhung der PDE Expression führt und PDE den Abbau von cAMP sowie die Ausschüttung des hemmenden Faktors Adenosin steigert. Da T3 den PDE Spiegel etwas reduzieren kann, reguliert Norepinephrin seine eigene negative Rückkopplung durch eine initiale Steigerung der T3 Spiegel herunter.

Dieselbe Studie zeigte, dass T3 die Ca2+ abhängige Proteolyse verhindern und somit während einer Diät muskelschützend wirken kann. Dies ist jedoch eine höchst widersprüchliche Information, da T3 nur zu Beginn einer Diät hochreguliert wird, wenn die Wahrscheinlichkeit für einen Muskelabbau geringer ist und natürlich auch deshalb, weil T3 selbst einen negativen Einfluss auf die Erhaltung der Muskelmasse besitzt, da es einen Ubiquitin-Proteasome verwandten Katabolismus initiiert⁽¹³⁾.

Weiterhin scheint T3 die Wachstumshormonspiegel zu erhöhen⁽²²⁾, doch wir werden die Rolle von Wachstumshormonen in einem späteren Artikel betrachten.

Und dann ist da natürlich noch die Frage, ob T3 die Alpha-2 Adrenozeptordichte reduziert, oder nicht^{(19, 20)}. Ich bin geneigt zu glauben, dass T3 dies tut, da eine Steigerung der Schilddrüsenhormonspiegel in der Regel zu einem gesteigerten Appetit führt und es macht Sinn, dass T3 mehrere negative Rückkopplungskanäle besitzt, von denen einer möglicherweise eine Steigerung der NPY Spiegel durch eine negative Regulierung der Alpha-2 Adrenozeptoren ist. Dies würde eine duale Aktion von T3 implizieren, welche sich sowohl positiv als auch negativ auf den Fettabbau auswirken.

Der Nachteil von T3 besteht darin, dass es das Herz sehr stark belastet, katabol auf die Muskulatur wirkt, die Insulinsensitivität erhöht und den Appetit steigert. Es gibt eine Menge Dinge, die man mit berücksichtigen muss, wenn man versucht T3 im Rahmen einer Diät zu manipulieren. Man möchte einen Abfall der T3 Spiegel verhindern, aber gleichzeitig die T3 Spiegel nicht stark erhöhen.

Schlussfolgerung

Wir nähern uns dem Ende des theoretischen Teils. Im nächsten Artikel werde ich es hoffentlich schaffen mich durch Wachstumshormone, Appetitreduzierung und Kortisol zu schlagen. Hiernach müssen wir noch die Wirkungen der Sexualhormone (Östrogen und Testosteron) betrachten und einige Daten über Cytokine durchgehen. Danach haben wir zumindest in groben Zügen, das meiste abgedeckt, was mit dem Fettabbau in Zusammenhang steht. Dies ermöglicht es uns zu praktischen Anwendungen und hilfreichen Tipps überzugehen.

Hier noch eine kleine Warnung für die fauleren Leser: Nichts von diesen Dingen wird viel Sinn machen, wenn man die vorhergehenden Artikel nicht gelesen hat. Wie ich bereits erwähnt habe, bedarf die Lektüre dieser Artikel einiger Anstrengungen, doch diese werden die Mühe wert sein.

Referenzen

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