fbpx

Auswirkungen von Berberin auf die Aktivierung von braunem Fettgewebe

Berberin, das aus einer Vielzahl von Pflanzen wie Gelbwurzel, Oregontraube und Baumkurkuma gewonnen werden kann, reguliert nachweislich den Blutzucker- und Cholesterinspiegel und wirkt gegen Fettleibigkeit und Diabetes.

Aufgrund seiner vielfältigen Wirkungsweisen hat Berberin in der biomedizinischen Forschung und in der klinischen Praxis große Aufmerksamkeit geweckt. Seit der Neuentdeckung von braunem Fettgewebe bei erwachsenen Menschen hat man herausgefunden, dass durch die Aktivierung des braunen Fettes und die Umwandlung von weißem in braunes Fettgewebe der Energieabbau angeregt wird. Braunes Fettgewebe liegt in der Schulter-Nackenregion und hat die Eigenschaft, Kalorien zu verbrennen, statt sie zu speichern wie das weiße Depotfett.  Seit Jahren arbeiten Forscher daran, eine wirksame Therapie gegen krankhaftes Übergewicht zu finden. Die Erforschung des braunen Fettes war ein wichtiger Schritt bei der Bekämpfung von Fettleibigkeit und Diabetes.

Kürzlich durchgeführte Studien haben die Wirkung von Berberin bei der Aktivierung des braunen Fettgewebes und bei der Umwandlung von weißem in braunes Fettgewebe nachgewiesen und eine signifikante Wirkung bei der Behandlung von Diabetes belegt. Braunes Fett ist das Heizkraftwerk des Körpers: es verbrennt Energie und produziert daraus Wärme.

In diesen Bericht fliesen aktuelle Studien ein, die sich auf die Wirkung von Berberin bei der Behandlung des metabolischen Syndroms, und insbesondere die Regulierung des braunen Fettgewebes, beziehen. Darüber hinaus werden das Potenzial von Berberin und dessen molekularer Mechanismen bei der Behandlung anderer Risikofaktoren des metabolischen Syndroms, einschließlich Insulinresistenz und Fettstoffwechselstörung, untersucht.

Einführung

Das metabolische Syndrom beschreibt eine Gruppe von Risikofaktoren, die das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-II-Diabetes und Schlaganfall beträchtlich erhöhen können. Zu den Risikofaktoren des metabolischen Syndroms zählen Übergewicht, Insulinresistenz sowie Fettstoffwechselstörung. Aufgrund der Komplexität des metabolischen Syndroms hat sich die Behandlung dieses vielfältigen Gesundheitsproblems als sehr schwierig erwiesen. Obwohl die Häufigkeit des metabolischen Syndroms seit Jahren kontinuierlich zunimmt, ist eine wirksame und ausreichende Behandlung mit den derzeitigen Therapiestrategien immer noch nicht möglich.

Fettleibigkeit ist ein Zustand einer chronisch positiven Energiebilanz. Hierbei wird überschüssiges Fett im Fettgewebe angelagert. Seit der Entdeckung von braunem Fettgewebe beim erwachsenen Menschen mithilfe der Positronen-Emissions-Tomographie in Verbindung mit der Computertomographie, kurz PET-CT und der Erkenntnisse über braunes Fett entwickelten Wissenschaftler eine Methode, um diese Heizkraftwerke im Körper mithilfe von Hormonpräparaten zu aktivieren. In Tierversuchen konnte nachgewiesen werden, dass sich braune Fettzellen durch Hormone und Enzyme aktivieren lassen. Um das braune Fett anzuschalten, entschied man sich, das aus der Schilddrüsenbehandlung bekannte Hormon L-Thyroxin einzusetzen.

Systematische Auswertungen von PET-CT Messungen haben gezeigt, dass das braune Fett nur bei vier bis sieben Prozent der bei Raumtemperatur untersuchten Menschen aktiv ist. Dagegen entwickelte sich das braune Fettgewebe bei  90 Prozent der Probanden erst bei einer Umgebungstemperatur von 16 Grad Celsius. Darüber hinaus erwies sich, dass junge, schlanke Menschen mehr braunes Fett haben als alte, übergewichtige Menschen. Das Ergebnis war klar: Ein wichtiger ‘Schalter’ zur Aktivierung des braunen Fettes ist Kälte. Da wir uns heute aber in geheizten Räumen aufhalten und viel weniger der Kälte ausgesetzt sind als noch vor 100 Jahren, fängt das Gewebe bei vielen Menschen gar nicht erst an zu arbeiten, was ein großes Problem darstellt.

In diesem Bericht wird neben dieser hormonellen Aktivierung die Funktion von Berberin bei der Aktivierung des braunen Fettgewebes, der Umwandlung von weißem in braunes Fettgewebe, des Glukose- und Fettstoffwechsels untersucht und dessen Potenzial bei der Behandlung des metabolischen Syndroms diskutiert. Seit der Entdeckung des braunen Fettes ist auch das Interesse an der Behandlung von Fettleibigkeit und Diabetes durch die Einnahme von Berberin stark gestiegen. Grund hierfür ist die besondere Funktion von Berberin, chemische Energie ohne Muskelzittern in Form von Fettverbrennung abzubauen. Daher kann die Aktivierung des braunen Fettgewebes und die Umwandlung von fettanreicherndem weißem Fettgewebe in energieabbauendes braunes Fettgewebe als ein wirksamer und potenzieller Ansatz herangezogen werden. Kürzlich wurde durch die Regulierung der Fettverbrennung durch braunes Fettgewebe und die Hemmung der Adipogenese festgestellt, dass Berberin bei der Behandlung von Fettleibigkeit wirkt. Frühere Studien belegen außerdem über die therapeutischen Wirkungen von Berberin bei Insulinresistenz und Fettstoffwechselstörung.

Ergebnisse

Arzneimittelstoffwechsel und In-vitro-Wirkungen von Berberin

Mehrere Studien haben die Wirkungsmechanismen von Berberin auf zellulärer Ebene, insbesondere in Leberzellen, glatten Gefäßmuskelzellen, Pankreas-β-Zellen, Adipozyten und Myozyten belegt. Berberin greift auf verschiedene Weise in die zellulären Prozesse, insbesondere über die AMP-aktivierte Proteinkinase (AMPK). AMPK fungiert als zellulärer Energiesensor, der an der Stimulierung katabolischer Prozesse (wie Fettsäureoxidation, Glukoseaufnahme, Lipolyse) beteiligt ist, während anabole Prozesse (wie Gluconeogenese, Fettsäuresynthese und Cholesterinsynthese) gehemmt werden.

Auswirkungen von Berberin auf die Aktivierung von braunem Fettgewebe

Weißes und braunes Fettgewebe sind zwei verschiedene Arten von Fettgewebe beim Menschen, die im Körper entgegengesetzte Funktionen haben. Weißes Fettgewebe speichert Energie in Form von großen unilokulären Lipidtröpfchen in Fettgewebezellen, die auf die Regulierung durch Hormone wie Insulin und Leptin reagieren. Funktionales braunes Fettgewebe besteht dagegen aus multilokularen Lipidtröpfchen und einer großen Anzahl von Mitochondrien, die Entkopplungsprotein-1 enthalten, das sich histologisch, morphologisch und funktionell von weißem Fettgewebe unterscheidet. Bisher wurde funktionales braunes Fettgewebe nur bei Nagetieren und Neugeborenen als Mechanismus zur Anpassung an die kalte Umgebung beobachtet. Diese haben besonders viel braunes Fett, damit sie nicht auskühlen. Neugeborene besitzen kurz nach der Geburt wegen ihrer geringen Muskelmasse noch nicht die Möglichkeit, Wärme durch Muskelzittern zu produzieren. Auch haben Neugeborene ein größeres Körperoberfläche-Volumen-Verhältnis und zusammen mit der proportional größeren Kopfoberfläche führt das zu einem höheren Wärmeverlust. Bei den Kleinsten macht der Anteil des braunen Fettes noch zwei bis fünf Prozent des Körpergewichtes aus. Im Laufe der ersten Lebensjahre wird dieser Anteil aber immer geringer. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass erwachsene Menschen auch braunes Fettgewebe besitzen, was ein beträchtliches Forschungsinteresse nach sich zieht. Denn erst im Jahr 2009 wurde erstmals belegt, dass auch Erwachsene das braune Fett noch als Heizung nutzen – und Kalorien in Wärme umwandeln können. Aktives braunes Fettgewebe verändert die Wärmeerzeugung durch Triglyceridhydrolyse, oxidiert dann Fettsäuren und spielt eine wichtige Rolle beim Energieverbrauch. Mehrere Studien haben belegt, dass Änderungen in der Aktivität des braunen Fettgewebes sich stark auf das Körpergewicht auswirken können.

Berberin wurde als wesentlicher Faktor zur Unterstützung der adaptiven Thermogenese durch Aktivierung des braunen Fettgewebes beschrieben.

Tierexperimente zeigten, dass die Verabreichung von Berberin (5 mg/kg Körpergewicht) den Energieverbrauch des ganzen Körpers ohne Änderungen der körperlichen Aktivität um 20 % erhöhte. Die erhöhte Expression von thermogenetischen Markern und der Mitochondriengehalt im braunen Fettgewebe nach Verabreichung von Berberin bestätigten die Wirkung von Berberin auf die Aktivierung des braunen Fettgewebes. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Glukoseaufnahme im braunen Fettgewebe verbessert war. Außerdem war das Atmungsaustauschverhältnis bei den Mäusen, denen Berberin verabreicht wurde, signifikant verringert, was darauf hindeutet, dass Berberin die Brennstoffpräferenz in Richtung Fettsäureoxidation verschiebt.

Bei thermogenen Reizen können drei Stoffwechselreaktionen auftreten:

1) Erhöhung der Aktivität des braunen Fettgewebes in bereits vorhandenen klassischen braunen Fettgewebezellen;

2) Der metabolische Übergang von vorhandenen weißen Fettgewebezellen in beigefarbene Fettgewebezellen im subkutanen Fett (Bräunung des weißen Fettgewebes); und

3) Bildung neuer beigefarbener Fettgewebezellen adipogenen Vorläuferzellen.

Berberin kann thermogene Reaktionen über AMPK/PGC1-Signale auslösen, was eine Neubildung von Mitochondrien sowie eine entzündungshemmende Wirkung nach sich zieht.

Auswirkung von Berberin auf den Fettstoffwechsel

Hohe Konzentrationen an Lipoprotein-Cholesterin mit geringer Dichte (LDL-C) und oxidiertem LDL (oxLDL) in Blutgefäßen sind die Hauptrisikofaktoren für eine Fehlfunktion der Zellinnenschicht und deren Fortschreiten bei der Atherosklerose. Eine Anhäufung von LDL-C in Blutgefäßen wird normalerweise durch Inaktivität des LDL-Rezeptors (LDLR) oder durch Verringerung der LDLR-Expression verursacht.

Neben der Regulierung des LDL könnte Berberin auch zur Senkung des Triglycerid-Wertes beitragen. Darüber hinaus kommt es durch die Einnahme von Berberin aufgrund der Änderung der Expression adipogener Transkriptionsfaktoren zur Absenkung des Triglycerid- und Gesamtcholesterinspiegels. Aufgrund der wichtigen Funktion von AMPK bei der Regulierung von Fettsäuren und der Triglycerid-Biosynthese könnte Berberin den Triglyceridspiegel in Hepatomzellen durch AMPK-Aktivierung reduzieren.

Auswirkung von Berberin auf den Glukosestoffwechsel

Insulinresistenz ist ein weiterer wichtiger Risikofaktor des metabolischen Syndroms, der durch Übergewicht und körperliche Inaktivität hervorgerufen wird. Als potenzieller Wirkstoff bei der Behandlung des metabolischen Syndroms hat Berberin seine Wirkung bei der Regulierung des Glukosestoffwechsels durch die Hemmung der Insulinresistenz und der Senkung des Blutzuckerspiegels gezeigt.

Darüber hinaus gilt Berberin aufgrund seiner Wirkung auf den AMPK-Signalweg und anschließender Induktion der Glykolyse auch als natürliches blutzuckersenkendes Mittel. Berberin könnte die Absenkung des Glukoseverbrauchs und der Glukoseaufnahme durch Stimulierung der AMPK-Aktivität vermindern, um die Insulinresistenz zu induzieren.

Einfluss von Berberin auf durch Fettleibigkeit bedingte Entzündigungen

In Versuchen wurde gezeigt, dass die Expression proinflammatorischer Gene im Fettgewebe von fettleibigen Mäusen durch Berberin gehemmt wird, was darauf hinweist, dass Berberin sowohl die akute als auch die niedriggradige Entzündungsreaktion bei Fettleibigkeit abschwächen kann. Berberin hat zeigt eine langfristige Wirkung im Gastrointestinaltrakt und spielt bei der Änderung der Darmmikrobiota eine wichtige Rolle. Daher fördert die Behandlung mit Berberin die Entwicklung von Insulinresistenz und verhindert, dass fettleibige Ratten im Vergleich zu unbehandelten Tieren eine Gewichtszunahme erleiden. Berberin senkt zudem auch den Adipositas-Index und lindert systemische Entzündungen. Untersuchungen der Darmflora haben ergeben, dass Berberin seine Zusammensetzung dramatisch verändert und das Wachstum mehrerer Darmmikroben selektiv eliminiert oder erleichtert, was zur Linderung von systemischen Entzündungen führt, wodurch die positiven Auswirkungen von Berberin auf Insulinresistenz, Fettleibigkeit und Diabetes erwiesen sind.

Berberin ist ein Naturprodukt, das bereits seit Jahren bei bakteriellen Infektionen eingesetzt wird.

Kürzlich durchgeführte Studien haben das große Potenzial von Berberin bei der Behandlung des metabolischen Syndroms aufgrund seiner auffälligen Anti-Adipositas-Wirkung durch Aktivierung des braunen Fettgewebes und die Umwandlung von weißen in braune Fettgewebezellen gezeigt. Dank seiner regulierenden Funktion bietet Berberin bei Insulinresistenz und Fettstoffwechselstörung im Rahmen des metabolischen Syndroms einen therapeutischen Ansatz. Ergebnisse aktueller Studien, sowohl in vitro als auch in vivo, lassen darauf schließen, dass Berberin ein wirksames Mittel bei der Behandlung des metabolischen Syndroms sein könnte. Der Gesamteffekt von Berberin beim metabolischen Syndrom wurde jedoch nicht systemisch getestet, insbesondere weil die präklinischen Modelle für das metabolische Syndrom begrenzt sind. Sobald die Wirkung von  Berberin in Tierversuchen bestätigt wurde, müssen klinische Studien zur Feststellung der therapeutischen Wirksamkeit von Berberin durchgeführt werden.

Menü