Bruin vet ontstond in placentadieren

Ook mensen zijn gezegend met porties bruin vet; de pijlen geven de hotspots ervan in ons lichaam aan.

Het eiwit waarmee bruin vet de interne kachel kan opkrikken, was al aanwezig in het vetweefsel van de gezamenlijke voorouder van buidel- en placentadieren, maar kwam pas in die laatste groep echt tot volwassenheid.

Warmtegenererend bruin vet ontstond in zoogdieren pas nadat buideldieren en placentadieren van elkaar afsplitsten, zo’n 150 miljoen jaar geleden. Dat concludeert een internationaal team biologen 6 juni in Science door de evolutionaire geschiedenis op te helderen van een eiwit dat een onmisbare rol speelt bij de hitteproductie in bruin vet: het zogeheten thermogenic uncoupling protein 1 (UCP1).

Hoewel UCP1 al aanwezig blijkt in vetweefsels van de gezamenlijke voorouder van buidel- en placentadieren, ontwikkelt het zich pas in die laatste groep tot het eiwit dat de interne kachel van zoogdieren kan opkrikken; in buideldieren is UCP1 niet-thermogeen.

Pasgeborenen
Bruin vet is onder zoogdieren een veelgebruikt wapen tegen kou: het met mitochondriën tjokvolle, en daardoor bruine weefsel kan wanneer nodig razendsnel warmte genereren. Dat is bijvoorbeeld handig voor pasgeborenen die opeens een flinke klap krijgen van de koude buitenwereld en nog niet in staat zijn om warmte via rillingen op te wekken; ongeveer 5 procent van hun lichaamsgewicht bestaat uit bruin vet. Hoewel men veronderstelt dat bruin vet gemeengoed is onder zoogdieren, is de aanwezigheid ervan naast mensen met name aangetoond in knaagdieren en (kleine) winterslapers.

Spitsmuizen
Om de evolutionaire herkomst te bepalen van het fenomeen, richten de onderzoekers zich op UCP1. Dit eiwit zit in het binnenste membraan van de mitochondriën en is onmisbaar voor de alternatieve route voor ATP-productie, waarbij warmte wordt gegenereerd en vrije vetzuren worden verbrand. Door allereerst het transcriptoom te sequensen van het vetweefsel van huisbuidelspitsmuizen (Monodelphis domestica), ontdekken de biologen dat in de buideldiertjes alleen een niet-thermogene variant van het UCP1 gen tot expressie komt.

Evolutie
Via vergelijkende genomics en voorouderlijke eiwitreconstructies blijkt dat UCP1 pas zijn thermogene karakter verwierf in placentadieren, dus na de afsplitsing van de buideldieren. Oftewel, de evolutie van bruin vet verliep volgens de onderzoekers in twee fasen. In de eerste niet-thermogene fase kwam er in de gezamenlijke voorouder van buidel- en placentadieren (Theria) een link tot stand tussen de expressie van UCP1 en koudestress. Pas daarna kreeg UCP1 zijn thermogene functie in het mitochondriale protontransport, en alleen in placentale zoogdieren.

‘Hoewel het onderzoek naar bruin vet de afgelopen vijftien jaar explodeerde en de rol ervan bij stofwisseling en potentiële behandelingen tegen obesitas blootlegde, zijn therapieën die de pathways van het weefsel aanboren nog altijd zeldzaam’, schrijven twee Amerikaanse biologen in een bijgevoegde perspective . ‘Uit deze studie zouden zomaar nieuwe inzichten kunnen voortkomen voor toekomstige therapieën bij mensen.’