Kruppel-like Factor 15: Fettstoffwechsels & Fitness

Kruppel-like Factor 15: Fettstoffwechsels & Fitness

0 comments 📅25 April 2012, 10:46

Seit längerem weiß man nun, dass die Familie der Kruppel-like Factor Proteine (KLF) eine nicht zu unterschätzende Rolle im menschlichen Stoffwechsel spielen. So fanden Oishi, Y. et al. in einer Untersuchung aus dem Jahr 2005 heraus, dass der KLF5, ein sogenannter “zinc-finger description factor,” eine Schlüsselkomponente in der Kontrolle der Ausdifferenzierung von Adipozyten darstellt. Mäuse, bei denen der entsprechende Transcriptionsfaktor deaktiviert bzw. entfernt (”knockout”) wurde, waren beispielsweise nicht in der Lage weißes Fettgewebe in ausreichendem Maße auszubilden.[1]

 

KLF & Zellbiologie

KLF-Proteine spielen ebenfalls eine signifikante Rolle in der Zellteilung, dem Wachstum, sowie der Entwicklung und tragen schließlich auch zum Überleben von Zellen bei. Schon allein deswegen sind sie für die Stammzellenforschung von besonderem Interesse,[2] wo man durch Reprogrammierung von Körperzellen sogenannte “pluripotente Stammzellen” (iPS) herstellt, die für eine beliebige Gewebezüchtung in Frage kommen. 
Den Reprogrammierungsprozess kann man sich dabei wie eine Zellformatierung vorstellen: Zellen werden je nach ihrer Funktion vom Körper mit einer speziellen “Software” bespielt, die entscheidet, welche Aufgabe die Zelle übernimmt. So gibt es z.B. Herzzellen im Herzen, Zellen für die Haut oder spezialisierte Zellen im Augenkörper. Pluripotente Zellen sind also quasi “formatierte Zellen” die sich zu praktisch jedem erdenklichen Zelltypus durch “aufspielen einer Software” (Signale) entwickeln können.[3]
 
Das KLF15-Protein ist im KLF15-Gen in kodierter Form vorhanden.  Quelle: [10]
Doch die KLF-Faktoren können noch viel mehr, wie das Wissenschaftsteam um Susan Gray von der Harvard Medical School in Boston demonstriert haben. In einem klinischen Experiment deaktivierten die Mediziner – wiederum bei Nagern – den KLF15 und stellten dabei fest, dass jene Mäuse mit dem Proteindefizit nach einem “overnight fast” mit ernsthaftem Blutunterzucker (”hypoglicemia”) zu kämpfen hatten. Damit war klar: auch bei der Glukoneogenese (Herstellung von Glukose aus Protein) spielen die Transkriptionsfaktoren eine wichtige Rolle. Erst durch die Injektion von Pyruvate konnte der Unterzucker wieder in den Griff bekommen werden.[4]
 
Ghaleb et al. gehen sogar so weit und bezeichnen die Proteinfamilie als die “yin and yang regulators of cellular proliferations.” [5] Während Oishi, Y. et al. also zeigten, dass ein gewisser Einfluss auf die Entstehung von Adipozyten (Fettzellen) besteht, weisen weitere, aktuelle Forschungsergebnisse darauf hin, dass auch der Fettstoffwechsel direkt von der Aktivität der Faktoren abhängig ist: 

“In recent years significant effort has been applied to understand basic mechanism of fat accumulation in mammalian system. Work in mouse has shown that the family of Krüppel-like factors (KLFs), a conserved and important class of transcription factors, regulates adipocyte differentiation in mammals. However, how fat storage is coordinated in response to positive and negative feedback signals is still poorly understood.”[8]

 

Die Rolle der Transkriptonsfaktoren im menschlichen Stoffwechsel

In einem aktuellen Artikel des ScienceDaily weisen die Autoren auf eine interessante Experimentreihe der Case Western Reserve School of Medicine, unter der Leitung von Muskesh Jain, hin, in dem es um die konkrete Verstoffwechselung des Makronährstoffes Fett ging. Dr. Jain und seine Mitarbeiter konnten in ihren Versuchsreihen an Nagern eine Korrelation zwischen dem Stoffwechsel und der Aktivität der KLF nachweisen.
 
Viel interessanter ist aber die “Joint-Ventrue” von Dr.Jain mit der Deakin University aus Australien, in dem die Forscher herausfanden, dass Sport und Training die Aktivität des KLF15 signifikant beeinflusst (und sich mit den Ergebnissen der Mäuse-Experimenten deckt) und damit eine Schlüsselrolle im “Nexus der körperlichen Kernprozesse”[7] einnimmt.In weiteren Versuchen, in denen das betreffende Protein ausgeschaltet wurde, zeigte sich, dass die Nager Fett nur in unzureichender Menge verbrennen und eine aerobe Belastung aushalten konnten. Damit stellt das KLF15-Protein einen “essential regulator of muscle’s ability to use fat”[8] dar.
 

Takeaway

Sport als “Therapie”?

Der KLF15 spielt nicht nur im Stoffwechsel von Nagern ([1];[4]) und Würmern ([6];[7]) eine wichtige Rolle, sondern auch beim Menschen. Nager, bei denen das Protein deaktiviert wurde, zeigten einen gestörten Fettstoffwechsel und eine begrenzte Leistung für aerobe Belastung, was wohl vermutlich auf eine unzureichende Energiebereitstellung durch Fett zurückzuführen ist (lange, aerobe Belastungen sind geradezu ideal um durch Fettenergie gedeckt zu werden)

Gleichzeitig konnten die Wissenschaftler um Dr. Jain, zusammen mit der Deakin University aus Australien, am Menschen nachweisen, dass Training die Aktivität des KLF15 signifikant (d.h. messbar) beeinflusst. Damit liefern die Ergebnisse dieser Versuchsreihen einen eklatanten Beitrag zu der Theorie, dass durch Sport eine Optimierung des Fettstoffwechsels stattfindet (Steigerung der KLF15-Level). In einem Zeitalter, wo Stoffwechselstörungen und Übergewicht um sich greifen und damit epidemische Ausmaße annehmen, stellt körperliche Bewegung und insbesondere die sportliche Aktivität eine “first choice of treatment”[8] in der Bekämpfung der Ursache dar.

Dr. Haldar, selbst an den Experimenten beteiligt, sieht in der Entdeckung sogar ein probates Mittel zur Bekämpfung des sogenannten “Duchenne muscle dystrophy”-Syndroms. Es bleibt also abzuwarten, ob und in welcher Form die hier gewonnenen Erkenntnisse zu Therapiezwecken eingesetzt werden können.
 
HIER gehts zur Artikeldiskussion

Quellenangaben (draufklicken)

[1] Oishi, Y. et al. (2005): Krüppel-like transcription factor KLF5 is a key regulator of adipocyte differentiation. In: Cell metabolism: 2005; 1 (1): 27 – 39. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16054042 . (abgerufen am 25.04.2012)

 
[2] McConnell, BB. / Yang, WW. (2010): Mammalian Krüppel-like factors in health and diseases. In: Physiological Reviews: 2010; 90 (4): 1337 – 1381. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20959618 . (abgerufen am 25.04.2012)
 
[3] Spork, P. (2009): Der zweite Code: EPIGENETIK oder: Wie wir unser Erbgut steuern können. 2. Auflage. Rowohlt Verlag GmbH: Hamburg. S. 253.
 
[4] Gray, S. et al. (2007): Regulation of gluconeogenesis by Krüppel-like factor 15. In: Cell Metabolism: 2007; 5 (4): 305 – 312. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17403374 . (abgerufen am 25.04.2012)
 
[5] Ghaleb, AM. et al. (2005): Krüppel-like factors 4 and 5: the yin and yang regulators of cellular proliferation. In: Cell research: 2005; 15 (2): 92 – 96. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15740636 . (abgerufen am 25.04.2012)
 
[6] Brey, CW. et al. (2009): Krüppel-like family of transcription factors: an emerging new frontier in fat biology. In: International Journal of Biological Sciences: 2009; 5 (6): 622 – 636. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19841733 . (abgerufen am 25.04.2012)

[7] Hashmi, S. et al. (2008): A Krüppel-like factor in Caenorhabditis elegans with essential roles in fat regulation, cell death, and phagocytosis. In: DNA and cell biology: 2008; 27 (10): 545 – 551. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18680432. (abgerufen am 25.04.2012)
 
[8] ScienceDaily (2012): Genetic Regulator of Fat Metabolism and Muscle Fitness Discovered. URL: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/04/120409164303.htm . (abgerufen am 25.04.2012)
 
Bildquellen

[9] Noriaki, S. et al. (2011): Crosstalk between Glucocorticoid Receptor and Nutritional Sensor mTOR in Skeletal Muscle. In: Cell Metabolism: 2011; 2: 170 – 182. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413111000027 . (abgerufen am 25.04.2012)[10] KLF15. URL: http://en.wikipedia.org/wiki/KLF15. (abgerufen am 25.04.2012)

[4] Gray, S. et al. (2007): Regulation of gluconeogenesis by Krüppel-like factor 15. In: Cell Metabolism: 2007; 5 (4): 305 – 312. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17403374 . (abgerufen am 25.04.2012)

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Damian Minichowski
Damian Minichowski Autor & Founder

Gründer und Autor von Aesir Sports. Neben zahlreichen Gastautorenschaften schreibt Damian Minichowski in regelmäßigen Abständen für unterschiedliche Kraftsportseiten, darunter Team-Andro.com, Fitnessfreaks.com & Liveforthepump.de. Seit dem Frühjahr 2011 war Damian nebenberuflich als Fitnessberater tätig. Seit 2012 arbeitet er für den britischen Supplementhersteller MyProtein.com.

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