Het verwijderen van één enkel aminozuur veroorzaakt extreem gewichtsverlies bij muizen

Uit onderzoek dat is gepubliceerd in het tijdschrift Nature blijkt dat muizen die genetisch gemodificeerd zijn om geen cysteïne aan te maken, een aminozuur dat voorkomt in eiwitrijke voeding, in slechts één week bijna 30% van hun lichaamsgewicht verloren toen ze een dieet kregen waarin deze stof niet voorkwam.

Deze ontdekking, gedaan door wetenschappers uit de Verenigde Staten en Canada, opent mogelijk nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling van behandelingen voor obesitas. De toepassing ervan bij mensen kent echter nog steeds aanzienlijke uitdagingen.

Onderzoekers van Stanford University hebben muizen genetisch gemodificeerd om de productie van cysteïne, een aminozuur dat voorkomt in voedingsmiddelen zoals tarwekiemen, te blokkeren. Het resultaat was verrassend: de muizen verloren in één week 30% van hun lichaamsgewicht.

Uit het experiment bleek dat een tekort aan cysteïne de niveaus van glutathion (een antioxidant) en co-enzym A (essentieel voor de stofwisseling) verlaagt, wat energieverbruik en vetverlies op gang brengt, zelfs zonder veranderingen in het dieet.

Cysteïne komt van nature voor in voedingsmiddelen zoals vlees, eieren en volkoren granen .

In deze studie elimineerden onderzoekers het enzym cystathionine γ-lyase, essentieel voor de productie van cysteïne, bij muizen met behulp van genbewerking. Vervolgens vergeleken ze hun prestaties met die van normale muizen die tien verschillende diëten kregen, waarvan elk een essentieel aminozuur miste.

"Onze bevindingen suggereren dat veel van de gunstige effecten die worden toegeschreven aan diëten met weinig methionine, in werkelijkheid te danken zijn aan de afname van cysteïne", legt Evgeny Nudler uit, biochemicus aan de New York University en medeauteur van de studie.

Genetisch gemodificeerde muizen die een cysteïnevrij dieet kregen, verloren 31% van hun lichaamsgewicht . Daarentegen ondervonden muizen die het enzym nog steeds behielden dit verlies niet, tenzij ze werden onderworpen aan een dubbele beperking: cysteïne- en caloriebeperking, waardoor ze ook ongeveer 25% van hun gewicht verloren.

Deze ontdekking bevestigt eerder onderzoek waaruit bleek dat diëten met weinig aminozuren, zoals methionine, metabolische voordelen bieden.

Nieuw onderzoek wijst nu uit dat cysteïne een sleutelfactor is, wat toekomstige dieet- en farmacologische strategieën opnieuw zou kunnen definiëren.

Hoewel de resultaten bij muizen veelbelovend zijn, is de toepasbaarheid op mensen nog onzeker. "Muizen hebben een veel groter vermogen om lichaamswarmte te genereren , wat de vetverbranding versnelt bij caloriebeperking", herinnert Nudler zich.

Obesitas treft wereldwijd meer dan 800 miljoen mensen en vormt een urgent probleem voor de wereldgezondheid.

De onderzoekers benadrukken echter dat het niet gaat om het elimineren van cysteïne uit de voeding, maar om het moduleren van de manier waarop het lichaam het produceert.

Uit een voorlopig klinisch onderzoek op mensen, uitgevoerd aan de Pennsylvania State University, bleek echter dat diëten met weinig methionine en cysteïne veilig waren en gewichtsverlies bij mensen met overgewicht bevorderden. De auteurs benadrukken echter dat grotere en langdurigere onderzoeken nodig zijn om de doeltreffendheid en veiligheid van deze interventies te bevestigen.

Cysteïne is essentieel voor functies zoals eiwitsynthese en cellulaire bescherming. Afwijking ervan kan daarom riskant zijn, zoals is waargenomen in onderzoeken naar ziekten zoals de ziekte van Huntington .

Het verminderen van de cysteïne-inname via alleen voeding kan lastig zijn, omdat dit aminozuur in de meeste eiwitrijke voedingsmiddelen voorkomt. Nudler suggereert echter dat een dieet gebaseerd op fruit en sommige groenten, met een laag cysteïnegehalte, een aantal van de waargenomen voordelen zou kunnen reproduceren.

Bovendien opent het onderzoek de mogelijkheid om farmacologische therapieën te ontwikkelen die specifiek de cysteïnespiegels in belangrijke organen zoals de lever verlagen. "Dit zou kunnen leiden tot efficiënter vetverlies zonder de noodzaak van zulke strenge dieetbeperkingen", schrijven de onderzoekers.