Adipositas und Typ-2-Diabetes sind häufige Erkrankungen des Stoffwechsels. Zur Basistherapie der Adipositas und des Typ-2-Diabetes gehören eine gesunde Ernährungs- weise und die Erhöhung der körperlichen Aktivität unter anderem mit dem Ziel der Gewichtsreduktion. Vermehrte Bewegung führt neben der Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit zur Fettmassenreduktion, Verbesserungen der Hyperglykämie, Lipo- proteinstoffwechsels und des Adipokinprofils. Bone morphogenetic proteins (BMPs) werden im Fettgewebe produziert und spielen eine wichtige Rolle in der Adipogenese und Transdifferenzierung von Adipozyten. Während ein Zusammenhang zwischen der BMP-7-Serumkonzentration und Adipositas vor kurzem belegt wurde, ist bisher nicht bekannt, ob weitere BMPs wie BMP-2 und -4 mit Adipositas und Typ-2-Diabetes assoziiert sind. Ziel dieser Arbeit war es deshalb zu untersuchen, ob die BMP-2 und -4 Serumkonzentrationen im Zusammenhang mit Körpergewicht, Fett- verteilung und Parametern des Glukosestoffwechsels bei Patienten mit Adipositas und Typ-2-Diabetes (n=213) stehen. Im Rahmen von drei Interventionsstudien wurde der Einfluss einer hypokalorischen Ernährungsweise über sechs Monate (n=19), eines 45,3 ± 7,4 kg Gewichtsverlustes ein Jahr nach bariatrischer Chirurgie (n=32) sowie eines zwölf- wöchigen Trainingsprogramms (n=60) auf die BMP-2- und -4-Serumkonzentrationen untersucht. Zusätzlich wurde die BMP-2-und -4-mRNA-Expression in humanen omentalen und subkutanen Fettgewebsproben von 161 Patienten charakterisiert. Die BMP-2- und -4-Serumkonzentrationen und die BMP-2- und -4-mRNA-Expression im viszeralen Fettgewebe korrelieren signifikant mit dem BMI und dem Körperfettgehalt. Zirkulierende BMP-4-Spiegel sind geschlechtsabhängig und bei Patienten mit T2D signifikant niedriger als bei gesunden Kontrollpatienten. Sowohl eine moderate Gewichts- reduktion durch kalorienreduzierte Ernährung als auch ein Gewichtsverlust von 45,3 ± 7,4 kg nach bariatrischer Chirurgie führen zu einer signifikanten Reduktion der zirkulierenden BMP-2- und -4-Spiegel. Das zwölfwöchige Trainingsprogramm führte lediglich zu einer signifikanten Reduktion der BMP-2-Serumkonzentration und zu signifikanten Ver- besserung der Leistungsfähigkeit, von Parametern des Glukosestoffwechsels und der Serumkonzentrationen von Adiponektin und Interleukin-6. Zusammengefasst zeigen die Daten, dass erhöhte Serumkonzentrationen von BMP-2 und 4 mit Adipositas assoziiert sind und durch Gewichtsreduktion und Erhöhung der körperlichen Aktivität verringert werden können. Die BMP-2- und -4-mRNA-Expression im viszeralen Fettgewebe kann zu erhöhten Serumkonzentrationen dieser Adipokine bei viszeraler Fettverteilung beitragen.

The progressively increasing prevalence of the Metabolic Syndrome (MetS) has emerged as a major global health concern since the MetS is associated with an increased risk for cardiovascular morbidity and mortality. Central obesity represents a key feature of the MetS and is strongly related to all MetS comorbidities. Dysregulation of adipose tissue-derived proteins, so called adipokines, has been implied to partially contribute to these effects. Recently, fibroblast growth factor-21 (FGF-21) has been introduced as a novel insulin sensitizing and weight reducing adipokine with potential therapeutic properties. However, data on FGF-21 elimination are rather limited. Therefore, FGF-21 regulation in relation to renal function has been investigated in a patient population with chronic kidney disease (CKD, study population 1), as well as one with acute kidney impairment (study population 2). In study population 1 (n = 499), patients were distributed into five CKD subgroups according to estimated glomerular filtration rate (eGFR). Median FGF-21 serum concentrations progressively increased from CKD stage 1 to stage 5 and highest values of FGF-21 were detected in stage 5 (1: 86.4 ng/l; 2: 206.4 ng/l; 3: 289.8 ng/l; 4: 591.3 ng/l; 5: 1918.1 ng/l). Furthermore, eGFR remained the strongest predictor for FGF-21 levels in multivariate analysis. For study population 2 (n = 32), blood samples were obtained before elective unilateral partial or total nephrectomy, as well as within 30 hours after surgery. In this population FGF-21 levels significantly increased after surgery (325.0 ng/l) as compared to before surgery (255.5 ng/l). Furthermore, relative changes of FGF-21 were independently and positively predicted by relative changes of creatinine in this cohort. These results are in accordance with the hypothesis that FGF-21 is eliminated by the kidneys and that the extent of kidney dysfunction substantially contributes to serum FGF-21 levels. However, additional animal experiments and prospective clinical studies are needed to further elucidate the role of the kidneys in FGF-21 physiology.

Adipositas und ihre Folgeerkrankungen stellen eine wachsende medizinische Herausforde- rung globalen Ausmaßes dar. Im Rahmen der Adipositasforschung wurde das Fettgewebe als endokrines Organ identifiziert. Von ihm sezernierte Proteine, die sogenannten Adipo- kine, beeinflussen maßgeblich Insulinresistenz und Gefäßverletzbarkeit. Adipositas geht im Fettgewebe mit einer subklinischen chronischen Entzündung einher, die zu einer erhöhten Sekretion von proinflammatorischen Adipokinen führt. Die verstärkte Anwesenheit dieser Proteine ist mit den Komplikationen der Adipositas assoziiert. Die vorliegende Arbeit be- fasst sich mit dem Einfluss von Interleukin (IL)-1β, einem wichtigen Entzündungsmediator des Organismus, auf die Sekretion der proinflammatorischen Adipokine tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1, serum amyloid A (SAA)-3, Lipocalin-2 und Chemerin. Die zugrundeliegenden Untersuchungen wurden mit 3T3-L1- und braunen Adipozyten durch- geführt. Es erfolgte der Nachweis auf mRNA- sowie auf Proteinebene. Der Einsatz von spe- zifischen Inhibitoren erlaubte den Rückschluss auf grundlegende Signalwege. Für alle vier untersuchten Adipokine konnte eine signifikante dosis- und zeitabhängige Steige- rung der mRNA- und Proteinexpression durch IL-1β nachgewiesen werden. Die Transduktion des IL-1β-Signals erfolgte im Falle von Lipocalin-2 und SAA-3 über nuclear factor (NF)-κB und janus kinase (Jak)-2, bei TIMP-1 lediglich über Jak-2 und in Bezug auf Chemerin über NFκB, Jak-2, p44/42 mitogen-activated protein kinase und Phosphatidylinositol-3-Kinase. Die in dieser Arbeit nachgewiesenen Expressions- und Sekretionssteigerungen von TIMP-1, SAA-3, Lipocalin-2 und Chemerin in braunen und weißen Adipozyten festigen IL-1β als einen entscheidenden Mediator proinflammatorischer Prozesse im Fettgewebe. Eine umfassende Bewertung der Funktion von IL-1β im Fettgewebe, insbesondere im Zustand der Adipositas, muss jedoch in weitergehenden Studien erfolgen.