Adipozytendifferenzierung

Adipozytendifferenzierung ist der Prozess, durch den Vorläuferzellen des Bindegewebes, überwiegend mesenchymale Stammzellen bzw. Preadipozyten, in reife Adipozyten differenzieren. Sie bildet die Grundlage der Entwicklung und des Wachstums des Fettgewebes sowie dessen endokrine Funktionen.

Der Prozess umfasst drei Phasen: die Differenzierung der Progenitoren zur Adipozytendifferenzierung, eine mitotische Expansion der Zellen während der Induktionsphase und schließlich die terminale Differenzierung zu reifen Adipozyten. In vivo entstehen weiße, braune und beige Adipozyten aus unterschiedlichen Vorläuferlinien; in der Forschung werden vor allem weiße und braune/beige Typen untersucht.

Zentrale Transkriptionsfaktoren sind PPAR-γ (PPAR gamma) und C/EBPα, die als Masterregulatoren gelten. Früh aktiv sind C/EBPβ und C/EBPδ, die PPARγ und C/EBPα induzieren und so das Programm für Lipidaufnahme, Lipogenese und Adipozytenmarker wie FABP4, PLIN1 und ADIPOQ anstoßen.

In vitro erfolgt die Induktion klassisch durch einen Induktionscocktail aus Insulin, Glukokortikoiden (z. B. Dexamethason) und einem cAMP-Erhöhungselement (z. B. IBMX); weitere Stimuli sind möglich. Typische Marker der differenzierten Adipozyten sind FABP4, Adiponektin (ADIPOQ) und PLIN1; Lipidtropfen speichern Triglyceride.

Weiße Adipozyten speichern Fett und sekretieren Adipokine; braune Adipozyten besitzen hohe Mitochondrienzahlen und UCP1 und ermöglichen Thermogenese; beige Adipozyten entstehen im Weißgewebe unter bestimmten Stimuli und zeigen Merkmale beider Typen.

Die Adipozytendifferenzierung ist relevant für Obesität, metabolisches Syndrom und Lipodystrophie sowie für die Entwicklung von Therapien, die Adipozytenbildung modulieren. Forschungsmodelle umfassen unter anderem humane Preadipozyten und Zelllinien wie 3T3-L1. Regulation erfolgt durch Epigenetik, MikroRNA, Wnt-, BMP- und Notch-Signale sowie TGF-beta-Pathways.