Langfristige Exposition gegenüber Feinstaub kann die metabolische Gesundheit nachhaltig beeinträchtigen und so zu Krankheiten wie Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes beitragen. Eine neue Studie unter der Leitung von Professor Francesco Paneni von der Universität Zürich (UZH) und dem Universitätsspital Zürich (USZ) sowie Professor Sanjay Rajagopalan von der Case Western Reserve University in Cleveland zeigt, dass winzige Luftpartikel (PM2.5) die Funktion des braunen Fettgewebes bei Mäusen stören. Dies geschieht durch epigenetische Veränderungen in der Genregulation, die Insulinresistenz und Gewebeschäden fördern. Die Ergebnisse, veröffentlicht in JCI Insight, unterstreichen die weitreichenden gesundheitlichen Risiken von Luftverschmutzung jenseits von Lungen- und Herzkrankheiten.
Chronische Belastung im Tiermodell
Die Forscher untersuchten, wie langfristige Exposition gegenüber PM2.5 – Partikeln kleiner als 2,5 Mikrometer, die tief in die Lunge eindringen und aus Quellen wie Autogasen, Industrieanlagen, Heizsystemen, Baustellen oder Waldbränden stammen – den Blutzuckerspiegel und den Energiestoffwechsel beeinflusst. In einem Experiment setzten sie Labormäuse über 24 Wochen täglich sechs Stunden, fünf Tage pro Woche, entweder gereinigter Luft oder konzentriertem PM2.5 aus. Dieses Szenario simuliert die chronische Belastung in städtischen Umgebungen bei Menschen.
Besonderes Augenmerk lag auf dem braunen Fettgewebe, das für die Wärmeerzeugung, Kalorienverbrennung und Glukosestoffwechsel essenziell ist. Nach der fünfmonatigen Expositionphase zeigten die belasteten Mäuse metabolische Störungen, darunter eine eingeschränkte Insulinsensitivität. „Wir stellten fest, dass die Expression wichtiger Gene im braunen Fettgewebe, die seine Fähigkeit zur Wärmeproduktion, Lipidverarbeitung und Bewältigung von oxidativem Stress regulieren, gestört war. Diese Veränderungen gingen mit erhöhter Fettansammlung, Gewebeschäden und Fibrose einher“, erläutert Paneni.
Epigenetische Mechanismen als Schlüssel
Die zugrunde liegenden Prozesse wurden detailliert analysiert: Die Feinstaubexposition führte zu signifikanten epigenetischen Veränderungen in den braunen Fettzellen, einschließlich veränderter DNA-Methylierungsmuster und Chromatin-Remodeling – Prozessen, die die Genaktivität ohne Änderung des DNA-Codes steuern. Zwei Enzyme, HDAC9 und KDM2B, spielten eine zentrale Rolle: Sie binden an spezifische DNA-Regionen und reduzieren Methylierungsgruppen, die normalerweise Genaktivität fördern. „Wenn wir diese Enzyme experimentell unterdrückten, verbesserte sich die Funktion des braunen Fettgewebes, während eine Erhöhung ihrer Aktivität den Stoffwechsel weiter verschlechterte“, fügt Paneni hinzu.
Implikationen für Prävention und Therapie
Die Studie verdeutlicht, wie Umweltgifte wie PM2.5 Insulinresistenz und metabolische Erkrankungen auslösen, indem sie das braune Fettgewebe schädigen. „Unsere Erkenntnisse erklären, wie Feinstaub zur Entstehung von Insulinresistenz und metabolischen Krankheiten beiträgt, und weisen auf neue Ziele für Prävention oder Behandlung hin“, betont Francesco Paneni. HDAC9 und KDM2B könnten als therapeutische Ansatzpunkte dienen, etwa durch Hemmungsmittel, um die metabolische Gesundheit in belasteten Populationen zu schützen.
Öffentliche Gesundheit und Umweltschutz
Die Ergebnisse haben weitreichende Konsequenzen für die öffentliche Gesundheit: In stark verschmutzten Regionen könnte Feinstaub ein signifikanter Risikofaktor für die Zunahme von Adipositas und Diabetes sein. Sie unterstreichen die Dringlichkeit von Maßnahmen zur Reduzierung von PM2.5-Emissionen und fordern interdisziplinäre Ansätze, die Umweltfaktoren in die Prävention metabolischer Erkrankungen einbeziehen. Die Studie eröffnet neue Wege für personalisierte Therapien, die epigenetische Veränderungen rückgängig machen könnten.
Referenz:
Rengasamy Palanivel, Jean-Eudes Dazard et al. Air pollution impairs brown adipose tissue function through epigenetic regulation of HDAC9 and KDM2B. JCI Insight, 23. September 2025. DOI: https://doi.org/10.1172/jci.insight.187023
Kontakt:
Francesco Paneni, Center for Translational and Experimental Cardiology, Universität Zürich und Universitätsspital Zürich.
Weitere Informationen: https://www.news.uzh.ch/en/articles/media/2025/air-pollution-fat-metabolism.html
Diese Forschung markiert einen wichtigen Schritt in der Verknüpfung von Umweltbelastung und Stoffwechselerkrankungen und könnte zu effektiveren Strategien gegen die globale Pandemie von Diabetes und Adipositas beitragen.
