Das Fehlen einer einzigen Aminosäure führt bei Mäusen zu extremem Gewichtsverlust

Eine in der Fachzeitschrift „ Nature “ veröffentlichte Studie hat ergeben, dass genetisch so veränderte Mäuse, die kein Cystein, eine in proteinreichen Nahrungsmitteln vorkommende Aminosäure, produzieren, innerhalb von nur einer Woche fast 30 Prozent ihres Körpergewichts verloren, wenn sie mit einer Diät gefüttert wurden, in der diese Verbindung fehlte.

Die Entdeckung von Wissenschaftlern aus den USA und Kanada könnte neue Wege für die Entwicklung von Adipositas-Behandlungen eröffnen, auch wenn ihre Anwendung beim Menschen noch immer erhebliche Herausforderungen mit sich bringt.

Forscher der Stanford University haben Mäuse genetisch verändert, um die Produktion von Cystein zu blockieren, einer Aminosäure, die in Lebensmitteln wie Weizenkeimen vorkommt. Das Ergebnis war überraschend: Die Mäuse verloren innerhalb einer Woche 30 % ihres Körpergewichts.

Das Experiment zeigte, dass ein Mangel an Cystein den Glutathionspiegel (ein Antioxidans) und das Coenzym A (Schlüssel zum Stoffwechsel) senkt, was den Energieverbrauch und den Fettabbau auch ohne Ernährungsumstellung auslöst.

Cystein kommt natürlicherweise in Lebensmitteln wie Fleisch, Eiern und Vollkornprodukten vor.

In dieser Studie eliminierten Forscher das Enzym Cystathionin-γ-Lyase – das für die Cysteinproduktion entscheidend ist – bei Mäusen mithilfe der Genomeditierung. Anschließend verglichen sie ihre Leistung mit der von normalen Mäusen, die mit zehn verschiedenen Diäten gefüttert wurden, denen jeweils eine essentielle Aminosäure fehlte.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass viele der positiven Effekte, die einer methioninarmen Ernährung zugeschrieben werden, tatsächlich auf einen Cysteinmangel zurückzuführen sind“, erklärt Evgeny Nudler, Biochemiker an der New York University und Co-Autor der Studie.

Genetisch veränderte Mäuse, die mit einer cysteinfreien Diät gefüttert wurden, verloren 31 % ihres Körpergewichts . Im Gegensatz dazu erlitten Mäuse, die das Enzym noch besaßen, diesen Verlust nicht, es sei denn, sie wurden einer doppelten Einschränkung unterzogen: Cystein- und Kalorienbeschränkung, was auch dazu führte, dass sie etwa 25 % ihres Gewichts verloren.

Diese Entdeckung untermauert frühere Forschungsergebnisse, die auf metabolische Vorteile einer Ernährung mit einem geringen Anteil an Aminosäuren wie Methionin schließen lassen.

Doch neue Arbeiten weisen nun auf Cystein als Schlüsselfaktor hin, der zukünftige diätetische oder pharmakologische Strategien neu definieren könnte.

Obwohl die Ergebnisse bei Mäusen vielversprechend sind, ist eine Übertragung auf den Menschen noch ungewiss. „Mäuse haben eine viel größere Kapazität zur Erzeugung von Körperwärme , was die Fettverbrennung bei Kalorienbeschränkung beschleunigt“, erinnert sich Nudler.

Fettleibigkeit, von der weltweit mehr als 800 Millionen Menschen betroffen sind, stellt eine dringende Herausforderung für die globale Gesundheit dar.

Die Forscher stellen jedoch klar, dass es nicht darum geht, Cystein aus der Ernährung zu eliminieren, sondern vielmehr die Art und Weise zu modulieren, wie der Körper es produziert.

Eine vorläufige klinische Studie an Menschen, die an der Pennsylvania State University durchgeführt wurde, zeigte jedoch, dass Diäten mit niedrigem Methionin- und Cysteingehalt sicher sind und den Gewichtsverlust bei übergewichtigen Menschen fördern. Die Autoren betonen jedoch, dass größere und längere Studien erforderlich sind, um die Wirksamkeit und Sicherheit dieser Eingriffe zu bestätigen.

Cystein ist für Funktionen wie die Proteinsynthese und den Zellschutz von wesentlicher Bedeutung, daher könnte seine Veränderung riskant sein, wie in Studien zu Krankheiten wie der Huntington-Krankheit beobachtet wurde.

Die Reduzierung der Cysteinaufnahme allein durch die Ernährung kann schwierig sein, da diese Aminosäure in den meisten proteinreichen Lebensmitteln enthalten ist. Nudler weist jedoch darauf hin, dass eine Ernährung auf der Grundlage von Obst und einigen Gemüsesorten mit niedrigem Cysteingehalt einige der beobachteten Vorteile nachbilden könnte.

Darüber hinaus eröffnet die Studie die Möglichkeit, pharmakologische Therapien zu entwickeln, die den Cysteinspiegel in wichtigen Organen wie der Leber gezielt senken. „Dies könnte zu einem effizienteren Fettabbau führen, ohne dass eine so starke Einschränkung der Ernährung erforderlich wäre“, schreiben die Forscher.