Kan bruin vet overgewicht bestrijden?

“Zonder dat je er iets voor hoeft te doen kun je extra vet verbranden!” Dat klinkt als een misleidende slogan van een dieetgoeroe, maar het zogenaamde ‘bruine vet’ is daartoe echt in staat. Dit ‘bruine vet’ kan namelijk vet omzetten in warmte waardoor het energiegebruik toeneemt. In plaats van het opslaan van vet, wordt er vet verbrand. Het wordt dan ook gezien als een serieus wapen tegen overgewicht. Is dat terecht en kunnen we er in de praktijk iets mee?

Wat is bruin vet?

We kunnen in ons lichaam drie soorten vet onderscheiden. Het ‘witte’ en ‘bruine’ vet en sinds kort ook het ‘beige’ vet. Deze drie soorten vet bestaan uit verschillende soorten vetcellen (zie tabel) die overeenkomstige, maar ook soms tegengestelde eigenschappen hebben.

Tabel: Verschillen tussen witte, beige en bruine vetcellen.

Wit vet

Het overgrote merendeel van onze vetmassa is wit vet. Bij iemand van 80 kg, met een vetpercentage van 20% is dat zo’n 16 kg. Bij iemand met morbide obesitas kan dat oplopen tot meer dan 70 kg. Dit vet heeft als belangrijkste functie het opslaan van energie (calorieën) in de vorm van vetzuren. Deze vetzuren kunnen aangesproken worden voor het leveren van energie om bijvoorbeeld te lopen, het voedsel te verteren, adem te halen en het bloed rond te pompen. Hiervoor worden de vetzuren, die opgeslagen liggen in de vetcel, omgezet in ATP (adenosinetriphosfaat), wat de universele energievorm is voor nagenoeg alle processen in het lichaam die energie kosten. Wanneer de vetvoorraad te groot is, komen de vetcellen in de verdrukking en gaat het vetweefsel stofjes afgeven (adipokines) die kunnen leiden tot onder andere insulineresistentie, een voorstadium van diabetes mellitus type II [1]. Dit zien we met name bij het witte vet dat zich in de buikholte, rondom de organen bevindt (visceraal vet). We willen daarom niet teveel van dit witte vet hebben.

Bruin vet

Bruin vet hebben we veel minder dan wit vet. Het ziet er anders uit en werkt ook anders. Een volwassenen kan tussen de 0-130 gram bruin vet hebben [2], maar bij het ouder worden neemt de hoeveelheid geleidelijk af [3]. Voor iemand van 80 kg is dat maximaal 0,16%. Bij baby’s is de schatting dat dit 2-5% van het lichaamsgewicht is [4]. Het bruine vet bevindt zich voornamelijk tussen de schouderbladen en rond vitale organen zoals het hart, de nieren en aorta (lichaamsslagader). In tegenstelling tot het witte vet vormt het bruine vet geen ATP, maar zet het vetzuren en glucose direct om in warmte, waardoor het energiegebruik toeneemt. Dit komt door het eiwit UCP1 (uncoupling protein 1) dat in de mitochondriën van de bruine vetcel zit en de vorming van ATP blokkeert. Zonder te hoeven bewegen wordt er vet verband. Het kan gezien worden als een intern kacheltje. Omdat het bruine vet in tegenstelling tot het witte vet naast vetzuren ook glucose verbrandt lijkt het voordelig te zijn voor de glucose- en vetstofwisseling [5]. Door al deze positieve eigenschappen is er veel interesse in bruin vet als wapen tegen overgewicht en diabetes mellitus type II.

“Bruin vet heeft zijn naam te danken aan de vele mitochondriën in de vetcel die het vet bruin kleuren.”

Beige vet

Minder bekend is dat er ook nog een derde variant bestaat, wat een tussenvorm is van het witte en bruine vet. Deze beige vetcellen liggen verscholen tussen het witte vet, met name op plaatsen waar bij baby’s vroeger het bruine vet zat. Van zichzelf hebben beige vetcellen weinig van het eiwit UCP1. Door blootstelling aan kou en het hormoon irisine (dat vrijkomt tijdens lichaamsbeweging) wordt, in ieder geval bij knaagdieren, de aanmaak ervan gestimuleerd en kunnen bepaalde witte vetcellen transformeren naar beige vetcellen (browning) [6]. Dit beige vet kan dan net als het ‘klassieke’ bruine vet vetzuren en glucose omzetten in warmte. Door de overeenkomsten wordt in het vervolg waar bruin vet staat geschreven ook het beige vet bedoeld.

Hoe kun je van bruin vet profiteren?

Het hebben van bruin vet is een mooi begin, maar dat alleen is niet voldoende. Het bruine vet moet namelijk ook nog ‘geactiveerd’ worden voordat het warmte kan produceren en calorieën kan verbranden. Wordt het bruine vet niet ‘geactiveerd’ dan is het een kacheltje dat niet brandt. Wordt het bruine vet niet geactiveerd, dan kan bij minder dan 10% van de mensen bruin vet worden aangetoond [7]. Het activeren kan door milde kou, bepaalde voeding en medicijnen.

Milde kou

De voornaamste manier om het kacheltje te laten branden is door het sympathisch zenuwstelsel, dat verbonden is met het bruine vet, te prikkelen. Dat kan heel eenvoudig door blootstelling aan milde kou (zie afbeelding). Onze huid zit namelijk vol met thermoreceptoren die via het temperatuurcentrum in de hersenen sympathische zenuwcellen, en dus bruin vet, kunnen activeren. De temperatuur moet echter niet te koud zijn. Wanneer je gaat beven en rillen produceert je lichaam namelijk op die manier warmte waardoor het bruine vet in mindere mate wordt geactiveerd. Door blootstelling aan milde kou kan bij 50-100%, van de (overwegend) jonge mensen bruin vet worden aangetoond [8]. De meest ideale temperatuur lijkt 12-18°C te zijn [9]. Het helpt om een aantal dagen te wennen aan een koudere omgeving. Het beven en rillen nemen dan af, en de activiteit van het bruine vet neemt toe [10]. Onduidelijk is of milde kou ook de hoeveelheid bruin vet kan laten toenemen. In ieder geval laat een autopsie-studie wel zien dat mannen die in Noord-Finland in de open lucht werkten (houthakkers, schilders, timmermannen, boeren) meer bruin vet hebben, dan mannen met dezelfde leeftijd die behaaglijk warm binnen werkten [11].

Afbeelding: Een FDG PET/CT scan van een persoon zonder overgewicht waarop in het zwart de activiteit van bruin vet zichtbaar is. Links wordt de persoon blootgesteld aan milde kou (16°C) en rechts aan een thermo-neutrale temperatuur (22°C). Afbeelding overgenomen van van Marken Lichtenbelt, et al; 2009 [12].

Voeding

Er zijn voedings-ingrediënten die het effect van milde kou kunnen nabootsen door het prikkelen van neuronen in de mond en het maag, darmkanaal [13-15]. Daarmee zouden ze net als milde kou in staat zijn om het bruine vet te activeren. Het meest onderzocht zijn waarschijnlijk de stofjes capsaïcine en capsinoïde, die in chilipeper en rode peper zitten. Deze ingrediënten staan al langer in de belangstelling als het gaat om gewichtsregulatie omdat ze het energiegebruik verhogen en de eetlust en energie-inname verminderen [16, 17]. Mogelijk speelt het activeren van het bruine vet hierbij een rol [13-15]. We zien bijvoorbeeld dat het energiegebruik niet wordt verhoogd bij mensen die geen actief bruin vet hebben [18].

Medicijnen

Een andere mogelijkheid om bruin vet te activeren is met behulp van medicijnen. Studies bij dieren laten veelbelovende resultaten zien, maar deze worden niet altijd bevestigd bij mensen, of gaan gepaard met bijwerkingen [19, 20]. Een kandidaat zou het medicijn mirabegron (Betmiga®) kunnen zijn, dat de spieren van de blaas ontspant en wordt voorgeschreven bij urine-incontinentie (50 mg/dag). Een studie laat zien dat dit medicijn (200 mg) na vier uur ook het bruine vet activeert en de ruststofwisseling met 203 kcal/dag verhoogt [21]. Als bijwerking nam echter de bloeddruk en het hartritme toe.

Een andere kandidaat is ons eigen schildklierhormoon. Dit is door onderzoekers uit Maastricht getest bij een kleine groep patiënten met schildklierkanker, waarbij de schildklier operatief was verwijderd [22]. Het lichaam maakte daardoor geen schildklierhormoon meer aan. Ongeveer 7 weken na de operatie was de concentratie van het schildklierhormoon (T4) in het bloed het laagst. Op dat moment werd de activiteit van het bruine vet gemeten. Vervolgens kregen de patiënten tabletten met schildklierhormoon (levothyroxine) en werd na 4 maanden opnieuw de activiteit van het bruine vet gemeten. Het bleek dat die duidelijk was toegenomen. De resultaten zijn echter niet zomaar te vertalen naar gezonde mensen. Meer en beter onderzoek is nodig en de vraag is of het ooit een effectief en veilig medicijn oplevert voor de behandeling van overgewicht.

Bruin vet en het lichaamsgewicht

Sommige kleine zoogdieren en dieren die een winterslaap houden hebben bruin vet. Dit bruine vet zorgt ervoor dat ze bij een koude temperatuur warm blijven en daardoor beter kunnen overleven. Al langer weten we dat ook pasgeborene over bruin vet beschikken om te voorkomen dat hun lichaamstemperatuur te ver daalt. Vroeger werd gedacht dat volwassenen geen (actief) bruin vet meer hadden. In 2009 is echter met behulp van een speciale scantechniek (zie kader) door onder andere onderzoekers uit Maastricht aangetoond dat dit niet zo is [12, 7, 23]. Ook volwassenen hebben bruin vet. We zien wel dat mensen met een hoge BMI, een hoog vetpercentage en veel buikvet minder bruin vet hebben dat actief is (zie figuur) [12, 24]. De vraag is of het hebben van weinig (actief) bruin vet nu de oorzaak is van overgewicht of het gevolg. Het zou aan de ene kant de oorzaak kunnen zijn omdat daardoor het energiegebruik lager is. Maar het zou ook een gevolg kunnen zijn omdat door de isolerende vetmassa er geen behoefte is aan bruin vet om het lichaam warm te houden. Interessant is dat een studie laat zien dat een gewichtsverlies van gemiddeld 28,6% door een maagband, de activiteit van bruin vet laat toenemen [25]. Dit suggereert dat een lage activiteit van bruin vet het gevolg is van overgewicht. Een andere studie waarin de deelnemers met behulp van een regulier afslankprogramma 12,5% van hun lichaamsgewicht verloren vond echter geen verschil in de activiteit van bruin vet [26]. Er zijn ook studies gedaan die naar het omgekeerde hebben gekeken. Er is namelijk een hypothese dat door overvoeding de hoeveelheid  (actief) bruin vet toeneemt om het lichaam te beschermen tegen gewichtstoename. Hoewel deze hypothese in strijd is met het gegeven dat mensen met overgewicht minder actief bruin vet hebben, laten enkele kortdurende studies (≤3 dagen) wisselende resultaten zien [27-30]. Een recente studie, waarbij de deelnemers 8 weken lang met 40 energie% werden overvoed (en daardoor 8 kg aankwamen) laat niet zien dat de activiteit van het bruine vet toenam [31]. Deze laatste studie maakte echter niet gebruik van de ‘gouden standaard’ om de activiteit van bruin vet te meten.

Figuur: De relatie tussen de BMI (links) en het vetpercentage (rechts) en de activiteit van bruin vet. Figuur overgenomen van van Marken Lichtenbelt, et al; 2009 [12].

Wat weten we nu?

Het activeren van bruin vet is een interessante invalshoek om het energiegebruik te verhogen en overgewicht te lijf te gaan. De grootte van het effect en de praktische betekenis zijn echter grotendeels nog onduidelijk. Dat komt mede doordat veel onderzoek bij knaagdieren is gedaan. Bij mensen zonder overgewicht wordt geschat dat door blootstelling aan milde kou er maximaal tussen de 25-400 kcal/dag extra kan worden verbrand [32]. Bij mensen met overgewicht zal dat (aanzienlijk) minder zijn omdat die minder (actief) bruin vet hebben. Bovendien is het niet uitgesloten dat er als compensatie voor het verhoogde energiegebruik meer gegeten wordt doordat de eetlust toeneemt [33]. Op dit moment is nog meer onderzoek nodig voordat gezegd kan worden dat de veelbelovende verwachtingen zijn uitgekomen. In ieder geval is het niet uitgesloten dat regelmatige blootstelling aan milde kou een bijdrage kan leveren aan gewichtsverlies en de gezondheid. Dit zou je kunnen doen door bijvoorbeeld de verwarming een paar graden lager te zetten, waarna je natuurlijk geen warme trui aantrekt.

Bronnen

1. Jazet IM, Pijl H, Meinders AE. Adipose tissue as an endocrine organ: impact on insulin resistance. Neth J Med. 2003;61:194-212.
2. van Marken Lichtenbelt W. Human brown fat and obesity: methodological aspects. Front Endocrinol (Lausanne). 2011 Oct 17;2:52.
3. Cannon B, Nedergaard J. 2004. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol. Rev. 84:277–359.
4. Enerbäck S. Human brown adipose tissue. Cell Metab. 2010 Apr 7;11(4):248-52.
5. Kim SH, Plutzky J. Brown Fat and Browning for the Treatment of Obesity and Related Metabolic Disorders. Diabetes Metab J. 2016 Feb;40(1):12-21.
6. Harms M, Seale P. Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential. Nat Med. 2013 Oct;19(10):1252-63.
7. Cypess AM, Lehman S, Williams G, et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N Engl J Med. 2009;360:1509–1517.
8. Pfeifer A, Hoffmann LS. Brown, beige, and white: the new color code of fat and its pharmacological implications. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2015;55:207-27.
9. Saito M, Okamatsu-Ogura Y, Matsushita M, et al. High incidence of metabolically active brown adipose tissue in healthy adult humans: effects of cold exposure and adiposity. Diabetes. 2009;58:1526-31.
10. van der Lans AA, Hoeks J, Brans B, et al. Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis. J Clin Invest. 2013 Aug;123(8):3395-403.
11. Huttunen P, Hirvonen J, Kinnula V. The occurrence of brown adipose tissue in outdoor workers. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1981;46(4):339-45.
12. van Marken Lichtenbelt WD, Vanhommerig JW, Smulders NM, et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. N Engl J Med. 2009;360:1500–1508.
13. Saito M, Yoneshiro T, Matsushita M. Activation and recruitment of brown adipose tissue by cold exposure and food ingredients in humans. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2016 Aug;30(4):537-547.
14. Bonet ML, Mercader J, Palou A. A nutritional perspective on UCP1-dependent thermogenesis. Biochimie. 2017 Mar;134:99-117.
15. Saito M. Capsaicin and Related Food Ingredients Reducing Body Fat Through the Activation of TRP and Brown Fat Thermogenesis. Adv Food Nutr Res. 2015;76:1-28.
16. Whiting S, Derbyshire E, Tiwari BK. Capsaicinoids and capsinoids. A potential role for weight management? A systematic review of the evidence. Appetite. 2012 Oct;59(2):341-8.
17. Whiting S, Derbyshire EJ, Tiwari B. Could capsaicinoids help to support weight management? A systematic review and meta-analysis of energy intake data. Appetite. 2014 Feb;73:183-8.
18. Saito M, Yoneshiro T. Capsinoids and related food ingredients activating brown fat thermogenesis and reducing body fat in humans. Curr Opin Lipidol. 2013 Feb;24(1):71-7.
19. Vosselman MJ, van der Lans AA, Brans B, et al. Systemic β-adrenergic stimulation of thermogenesis is not accompanied by brown adipose tissue activity in humans. Diabetes. 2012 Dec;61(12):3106-13.
20. Carey AL, Pajtak R, Formosa MF, et al. Chronic ephedrine administration decreases brown adipose tissue activity in a randomised controlled human trial: implications for obesity. Diabetologia. 2015 May;58(5):1045-54.
21. Cypess AM, Weiner LS, Roberts-Toler C, et al. Activation of human brown adipose tissue by a β3-adrenergic receptor agonist. Cell Metab. 2015 Jan 6;21(1):33-8.
22. Broeders EP, Vijgen GH, Havekes B, Bouvy ND, et al. Thyroid Hormone Activates Brown Adipose Tissue and Increases Non-Shivering Thermogenesis–A Cohort Study in a Group of Thyroid Carcinoma Patients. PLoS One. 2016 Jan 19;11(1):e0145049.
23. Virtanen KA, Lidell ME, Orava J, et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults. N Engl J Med. 2009;360:1518–1525.
24. Wang Q, Zhang M, Ning G, et al. Brown adipose tissue in humans is activated by elevated plasma catecholamines levels and is inversely related to central obesity. PLoS ONE. 2011;6:e21006.
25. Vijgen GH, Bouvy ND, Teule GJ, et al. Increase in brown adipose tissue activity after weight loss in morbidly obese subjects. J Clin Endocrinol Metab. 2012;97:E1229-33.
26. Orava J, Nuutila P, Noponen T, et al. Blunted metabolic responses to cold and insulin stimulation in brown adipose tissue of obese humans. Obesity. 2013;21:2279–2287.
27. Wijers SL, Saris WH, van Marken Lichtenbelt WD. Individual thermogenic responses to mild cold and overfeeding are closely related. J Clin Endocrinol Metab 2007;92:4299-4305.
28. Vosselman MJ, Brans B, van der Lans AA, et al. Brown adipose tissue activity after a high-calorie meal in humans. Am J Clin Nutr 2013;98:57-64.
29. Schlogl M, Piaggi P, Thiyyagura P, et al. Overfeeding over 24 hours does not activate brown adipose tissue in humans. J Clin Endocrinol Metab 2013;98:E1956E1960.
30. Peterson CM, Lecoultre V, Frost EA, Simmons J, Redman LM, Ravussin E. The thermogenic responses to overfeeding and cold are differentially regulated. Obesity 2016;24:96-101.
31. Peterson CM, Orooji M, Johnson DN, Naraghi-Pour M, et al. Brown adipose tissue does not seem to mediate metabolic adaptation to overfeeding in men. Obesity (Silver Spring). 2017 Mar;25(3):502-505.
32. Cypess AM, Haft CR, Laughlin MR, Hu HH. Brown fat in humans: consensus points and experimental guidelines. Cell Metab. 2014 Sep 2;20(3):408-15.
33. Cannon B, Nedergaard J. Thermogenesis challenges the adipostat hypothesis for body-weight control. Proc. Nutr. Soc. 2009;68:401–407.