Eine isokalorische fettreiche Kost induziert das NLRP3-Inflammasom im humanen Fettgewebe

Fragestellung: Adipositas induziert eine chronische Entzündungsreaktion im Fettgewebe und führt zu Insulinresistenz und Typ 2 Diabetes mellitus. Dabei sind eine vermehrte Einwanderung von Makrophagen ins Fettgewebe und eine erhöhte Zytokinproduktion ursächlich beteiligt. Neuere Untersuchungen zeigen, dass die Aktivierung eines besonderen Proteinkomplexes, des NLRP3-Inflammasoms, für die Produktion bestimmter Zytokine notwendig ist. Die Stimulation von NLRP3 führt zur Aktivierung von Caspase-1, einer Protease, die wiederum aus Vorstufen die Bildung von Interleukin-1β (IL-1β) und IL-18 induziert. Diese Studie untersucht den Einfluss einer isokalorischen fettreichen Kost auf Körpergewicht, Serum-Lipide, Expression von Inflammasom-Schlüsselgenen im Fettgewebe (NLRP3, IL-1β und IL-18) und Zytokin-Konzentrationen im Serum in gesunden, normgewichtigen Personen.

Methodik: 92 Männer und Frauen (Alter 18 – 70 Jahre, BMI 18 – 29 kg/m²) erhielten über jeweils 6 Wochen nacheinander eine kohlenhydratreiche (KH) (55% Kohlenhydrate, 30% Fett, 15% Protein) und eine fettreiche (Fett6W) (40% Kohlenhydrate, 45% Fett, 15% Protein) isokalorische Ernährung. Danach schloss sich jeweils ein Untersuchungstag an. Ein weiterer Untersuchungstag wurde eine Woche nach Beginn der fettbetonten Kost (Fett1W) durchgeführt, um kurzfristige Veränderungen zu untersuchen. An diesen Tagen wurden eine Körpervermessung und eine Bestimmung der Serum Lipidwerte durchgeführt. In einer Biopsie des s.c. abdominalen Fettgewebes (FG) wurde durch RT-PCR die Genexpression von NLRP3, IL-1β und IL-18 bestimmt. Mittels ELISA wurden IL-1β- und IL-18- Konzentrationen im Serum gemessen.

Ergebnisse: Das Körpergewicht war während des Untersuchungszeitraumes konstant. Das Gesamt- und das LDL-Serum-Cholesterin stieg im Verlauf signifikant um 9,3% bzw. 10,4% an (Fett6W vs. KH, für beide P < 0,001). Die freien Fettsäuren waren um 17,8% reduziert (Fett6W vs. KH, P < 0,001); für die Triglyzeride ergaben sich keine Veränderungen. Im FG zeigte sich bereits nach kurzfristiger Gabe der isokalorischen fettreichen Kost (Fett1W) eine vermehrte Genexpression für NLRP3 (1,25-fach) und für IL-1β (1,39-fach) (beide P < 0,05), die auch weiterhin persistierte (1,27- und 1,52-fach erhöht für NLRP3 bzw. IL-1β für Fett6W). Es ergab sich keine Veränderung in der Genexpression für IL-18. Allerdings zeigte sich schon für Fett1W eine Erhöhung des Serum-IL-18 um 7,3% (P < 0,01), die für Fett6W nicht mehr nachweisbar war. An allen drei Untersuchungstagen war das Serum-IL-18 hochgradig mit der Genexpression von NLRP3, IL-1β und IL-18 im FG korreliert (alle P < 0,01). Die Serum IL-1β-Konzentration blieb unterhalb der Nachweisgrenze.

Schlussfolgerung: Ein erhöhter Fettanteil in der Nahrung induziert die Inflammasomaktivität im Fettgewebe, trotz Abfall der freien Fettsäuren und bei konstantem Körpergewicht und Triglyzeriden. Diese Effekte treten bereits kurzfristig nach einer Woche auf.