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Ein Columbia Engineering-Team unter der Leitung von Sam Sia, Professor für biomedizinische Technik, hat eine einfache, innovative Methode entwickelt, um weißes Fett direkt außerhalb des Körpers in braunes Fett umzuwandeln und es dann einem Patienten erneut zu implantieren. Die Technik verwendet Fetttransplantationsverfahren, die üblicherweise von plastischen Chirurgen durchgeführt werden, bei denen Fett unter der Haut geerntet und dann zu kosmetischen oder rekonstruktiven Zwecken in denselben Patienten zurücktransplantiert wird. Die Forscher berichten in einer Scientific Reports-Studie (21. Mai), dass sie geerntetes weißes Fett im Labor erfolgreich in braunes Fett umgewandelt haben, um es möglicherweise als Therapie zu verwenden.Andere Methoden zur Erhöhung des braunen Fettes umfassen chronische Kälteexposition, die für die meisten Menschen unangenehm ist, und Arzneimittel, die Nebenwirkungen verursachen können, indem sie auf andere Organe abzielen. „Unser Ansatz zur Erhöhung des braunen Fettes ist potenziell sicherer als Medikamente, weil das einzige, was in Patienten geht, ihr eigenes Gewebe ist, und es ist sehr kontrollierbar, weil wir die Menge an braunem Fett einstellen können, die wir injizieren“, sagt Sia. „Der Prozess ist auch so einfach, dass er möglicherweise mit einem automatisierten System in einer Arztpraxis oder Klinik durchgeführt werden kann.“

Das Team wandelte weißes Fett in braunes Fett um, indem es Gewebefragmente in Medien kultivierte, die Wachstumsfaktoren und andere endogene Bräunungsfaktoren für ein bis drei Wochen enthielten, um den „Bräunungsprozess“ zu stimulieren. Sie bewerteten die Bräunung des weißen Fettes durch Messung der Spiegel mehrerer brauner Fettbiomarker, einschließlich der mitochondrialen Aktivität und des braunen Fettproteinmarkers UCP1. In einem der Experimente der Studie entdeckten sie, dass subkutanes weißes Fett in Mäusen direkt in braunes Fett außerhalb des Körpers umgewandelt werden konnte und dass das braune Fett sowohl überlebte als auch nach Injektion in dieselbe Maus für einen langen Zeitraum stabil blieb (zwei Monate in diesem Experiment).“Die Persistenz des umgewandelten braunen Fettes ist sehr wichtig, weil wir wissen, dass, wenn weißes Fett natürlich stimuliert wird, sich in vivo in braunes Fett zu verwandeln, zum Beispiel durch Kälteexposition, es sich schnell wieder ändern kann, wenn die Stimulation entfernt wird“, sagt Brian Gillette, der Co-Autor der Studie und ein in Columbia ausgebildeter biomedizinischer Ingenieur, der jetzt in der Abteilung für Chirurgie am NYU Winthrop Hospital arbeitet. „Obwohl wir den Eingriff bei Bedarf mehrmals wiederholen könnten, da er minimal invasiv ist, ist es wichtig, dass das braune Fett gut überlebt und stabil bleibt, damit es als wirksame Therapie fungieren kann.“

Die Forscher verwendeten ihre Methoden dann auf menschliches Unterhautfett und konnten es effektiv in braunes Fett umwandeln. „Dies deutet darauf hin, dass es eines Tages möglich sein könnte, unseren Ansatz beim Menschen als mögliche Therapie zu versuchen, um bei der Gewichtsabnahme zu helfen, den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren oder Gewichtszunahme zu verhindern“, sagt Nicole Blumenfeld, Doktorandin bei Sia und Hauptautorin des Papiers.Die Forscher bemerken, dass, während die Mäuse auf einer fettreichen Diät, die mit direkt konvertiertem braunem Fett im Experiment behandelt wurde, keinen statistisch signifikanten Gewichtsverlust gegenüber einer Kontrollgruppe zeigten, die mit nicht konvertiertem weißem Fett behandelt wurde, die Studie zeigt eine einfache und skalierbare Gewebetransplantationsstrategie, die endogenes braunes Fett erhöht.“Dies ist ein aufregender Fortschritt in Richtung konstruiertes braunes Fettgewebe in klinischen Anwendungen, wenn es sich beim Menschen als sicher und wirksam erwiesen hat“, sagt Li Qiang, Assistenzprofessor für Pathologie und Zellbiologie am Columbia University Medical Center, der nicht an dieser Studie beteiligt war. Als Experte für die Pathophysiologie von Diabetes und Fettleibigkeit dokumentierte Qiang den Mechanismus, der die „Bräunung“ von weißem Fettgewebe fördert.

Die Forscher verfeinern nun ihre Techniken und Dosierungen und führen weitere Studien über die Auswirkungen ihrer Methoden auf den Stoffwechsel und die Gewichtsregulation durch. „Es besteht ein klarer Bedarf, neue Ansätze zur Gewichtsabnahme mit dem Potenzial für niedrige Komplikationsraten und langfristige Wirksamkeit zu erforschen“, fügt Sia hinzu. „Die Fähigkeit, große Gewebemengen auf einmal zu kultivieren und dabei die 3D-Gefäßstruktur beizubehalten, ist vorteilhaft und vielversprechend als potenzieller Ansatz im klinischen Gewichtsmanagement.“

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