Intermittierendes Fasten baut die Mitochondrien des braunen Fettgewebes bei adipösen Mäusen wieder auf

Braunes Fettgewebe (BAT) verbrennt Brennstoffe über das Protein UCP1 als Wärme und ist auf dichte, gut organisierte Mitochondrien angewiesen. Bei Adipositas „vergraut“ das BAT: Es füllt sich mit Fett, und seine Mitochondrien verschlechtern sich, was den Energieverbrauch senken kann. Da metabolische Flexibilität und mitochondriale Qualität für die gesunde Lebensspanne zentral sind, wollten Forschende wissen, ob intermittierendes Fasten, eine Strategie ohne Medikamente, dieses Gewebe reparieren kann. Seine Wirkung auf die Struktur und Funktion der BAT-Mitochondrien bei bestehender Adipositas war bisher kaum charakterisiert.

Männliche C57BL/6J-Mäuse erhielten 8 Wochen lang entweder Standardfutter oder eine fettreiche Diät (HFD) mit 35 % Fett. In den folgenden 8 Wochen befolgte die Hälfte der HFD-Mäuse täglich ein 16:8-Fastenprotokoll: Sie fasteten von 6:00 bis 22:00 Uhr während ihrer inaktiven Phase und fraßen während ihrer aktiven Phase. Die übrigen HFD-Mäuse und die Kontrolltiere mit Standardfutter fraßen nach Belieben. Die Forschenden erfassten Körpergewicht, Glukosetoleranz, Stoffwechselrate in Kalorimetrie-Käfigen, BAT-Histologie, Transmissionselektronenmikroskopie (TEM, n = 6 pro Gruppe), Western Blots und Respirometrie an BAT-Homogenaten.

Auf Ebene des gesamten Körpers verhinderte das Fasten eine weitere Gewichtszunahme, ohne die Futteraufnahme zu verändern, außer in Woche 6. Es verhinderte außerdem eine Glukoseintoleranz sowie den HFD-bedingten Anstieg der epididymalen und der gesamten Fettmasse. Nach Normalisierung auf das Körpergewicht senkte die HFD den täglichen Energieverbrauch, und das Fasten erhöhte ihn, vor allem in der Dunkelphase. Nach ANCOVA-Adjustierung für das Körpergewicht verschwanden die Gruppenunterschiede jedoch (F(2,12) = 0,39, p = 0,689). Der Vergleich HFD versus Fasten zeigte nur einen Trend (p = 0,054). Die Autoren weisen ausdrücklich darauf hin, dass dies keinen vom Gewicht unabhängigen Effekt belegt.

Im BAT vergrößerte die HFD die Lipidtröpfchen und verschob die Verteilung weg von kleinen Tröpfchen (<30 μm²), dem Merkmal der „Vergrauung“. Das Fasten kehrte dies teilweise um. Die BAT-Masse wurde durch das Fasten nicht signifikant verringert, und die mRNA von Ucp1, Cpt1a und Ppargc1a unterschied sich zwischen den Gruppen nicht. Das UCP1-Protein stieg unter Fasten jedoch im Vergleich zur HFD an, und das CPT1α-Protein stieg im Vergleich zum Standardfutter. Das Fusionsprotein OPA1 sank unter der HFD und wurde durch das Fasten teilweise wiederhergestellt, während das gesamte DRP1, ein Teilungsprotein, unter die Werte beider anderer Gruppen fiel. VDAC, ein Marker für die mitochondriale Masse, blieb unverändert, was auf einen Umbau der Qualität statt der Quantität hindeutet.

Laut Zusammenfassung zeigte die TEM, dass Adipositas kleinere, rundere Mitochondrien mit gestörten Cristae hervorbrachte. Das Fasten steigerte die mitochondriale Elongation, die gesamte Cristae-Länge und die Cristae-Ausrichtung. Es erhöhte außerdem die maximale intrinsische Kapazität der Atmungskomplexe und den Proteingehalt der oxidativen Phosphorylierung. Der bereitgestellte Text brach vor diesen Abschnitten ab, daher werden detaillierte Werte hier nicht berichtet.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass zeitlich eingeschränktes Essen sowohl die Architektur als auch die Funktion der Mitochondrien im BAT adipöser Tiere wiederherstellen kann. Die Einschränkungen sind erheblich: Die Studie verwendete ausschließlich männliche Mäuse, die Stichproben waren klein (4 bis 6 pro Gruppe bei den meisten Gewebeanalysen), und die Respirometrie wurde an gefrorenem Gewebe durchgeführt. Die Zunahmen des Energieverbrauchs waren eng mit dem Körpergewicht verknüpft, und Veränderungen auf Transkriptebene fehlten. Die Übertragbarkeit auf den Menschen ist weiterhin unbewiesen.