Die Verschaltung des Gehirns, nicht mangelnde Willenskraft, kann für Fettleibigkeit verantwortlich sein: Studie

Von Nick Tate

6. Juni 2022 - "Möchtest du Pommes dazu?"

Wie Sie diese Frage beantworten, hat möglicherweise weniger mit Willenskraft zu tun, als Sie vielleicht denken.

Wissenschaftler der Virginia Tech erforschen die Gehirnchemie, die das Verlangen nach ungesunden, fettigen Lebensmitteln steuert. Ihr Ziel: herauszufinden, ob der immer größer werdende Bauchumfang der Nation ebenso viel mit dem zu tun hat, was in unseren Köpfen vorgeht, wie mit dem, was wir in unsere Bäuche stecken.

Mit einem neuen Zuschuss von 2 Millionen Dollar von den National Institutes of Health haben die Forscher eine neue Studie gestartet, um die Schaltkreise im Gehirn zu verstehen, die möglicherweise eine der Hauptursachen für die Fettleibigkeitskrise in unserem Land sind. Die Wissenschaftler untersuchen insbesondere die Schaltkreise in unserem Gehirn, die uns dazu veranlassen, zu viele fettreiche Lebensmittel zu essen, nachdem wir sie eine Zeit lang gemieden haben.

Die leitende Forscherin Sora Shin, PhD, hofft, dass ihre Arbeit einen der Hauptgründe für das Scheitern so vieler Diäten erklären wird. Die Ergebnisse könnten klären, warum die Streichung der Lieblingsleckereien aus dem Speiseplan dazu führen kann, dass man sich noch mehr danach sehnt - und den Weg zu möglichen neuen Ansätzen zur Bekämpfung von Überernährung weisen.

"Der übermäßige Verzehr von schmackhaften Lebensmitteln ... wie Kuchen, Kartoffelchips und Eiscreme ist ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit, das zu Fettleibigkeit führt", sagt Shin, Assistenzprofessor am Fralin Biomedical Research Institute der Virginia Tech. "Obwohl zahlreiche Strategien zur Appetitkontrolle für die Behandlung von Fettleibigkeit entwickelt wurden, zeigen die meisten Personen, die eine erfolgreiche Diät durchgeführt haben, hohe Rückfallraten in den übermäßigen Konsum von HFD [fettreiche Diät]."

"Das Verständnis der neuronalen [Gehirn-]Schaltkreismechanismen, die zu einem übermäßigen HFD-Konsum nach der Abstinenz führen, ist wohl das Kernproblem bei der Entwicklung therapeutischer Strategien für die langfristige Behandlung von Fettleibigkeit", sagt sie.

Shin und ihre Kollegen hoffen, auf jahrzehntelanger Forschung aufbauen zu können - einschließlich ihrer eigenen früheren Studien mit Mäusen - die zeigen, dass bestimmte Hormone wie Leptin einen tiefgreifenden Einfluss auf Appetit und Überessen haben. Die Studie an der Virginia Tech wird sich auf den "Leptin-Reaktionskreislauf" im Gehirn konzentrieren, "in der Hoffnung, die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für die Behandlung von Essstörungen und Fettleibigkeit zu beschleunigen", sagt sie.

Langfristig, so die Experten, könnte Shins Forschung zu bahnbrechenden Medikamenten zur Bekämpfung der Fettleibigkeitskrise führen. Kurzfristig jedoch, so die Gesundheitsexperten, könnte die Arbeit die Vorstellung widerlegen, dass fettleibige Menschen allein an ihren Gewichtsproblemen schuld sind.

"Ich denke, dass Studien wie diese notwendig sind, denn wenn wir eine fettleibige Person sehen, geben wir ihr wahrscheinlich die Schuld, weil sie nicht genug zur Bekämpfung der Fettleibigkeit unternimmt", sagt Dipali Sharma, PhD, Professorin für Onkologie an der Johns Hopkins University School of Medicine und Expertin für Fettleibigkeit und Krebs.

"Aber wir haben in unseren eigenen Studien gesehen, dass manche Menschen tatsächlich dazu neigen, an Gewicht zuzunehmen, selbst wenn sie sich an die für alle empfohlenen Bewegungs- und Ernährungsprogramme halten. Wir sollten also die Tatsachen anerkennen - dass es sich nicht nur um Willenskraft handelt, und mit den Schuldzuweisungen aufhören - und dann können wir uns klinisch mit anderen Ansätzen befassen.

Leptin: Der Schlüssel zur Fettleibigkeit?

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sind weltweit mehr als eine Milliarde Menschen fettleibig, was das Risiko für Herzkrankheiten, Schlaganfälle, Diabetes, bestimmte Krebsarten und andere führende Ursachen für vermeidbare Todesfälle erhöht.

Allein in den USA sind nach Angaben der CDC mehr als vier von zehn Erwachsenen klinisch fettleibig. Und diese Zahlen steigen - in den letzten 2 Jahrzehnten um 30,5 %, schätzt die Behörde.

Ein Hauptgrund dafür? Der Zugang zu so vielen billigen, kalorien- und fettreichen Leckereien, dass unser Gehirn darauf programmiert ist, danach zu gieren, sagen Experten. Aber ein weiterer Schlüsselfaktor ist Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen: Leptin, das "Hungerhormon".

Leptin ist eines von mehreren Hormonen, die von den Fettzellen gebildet werden und den Appetit zügeln können, indem sie dem Gehirn signalisieren, dass man nach dem Essen "satt" ist und dass der Körper über genügend Energiespeicher (wie Körperfett) verfügt. Ein Teil wird auch vom Magen produziert, wenn Sie essen; es zirkuliert im Blut und gelangt ins Gehirn.

Leptin trägt dazu bei, ein gesundes Körpergewicht über lange Zeiträume aufrechtzuerhalten, indem es mit dem Hirnstamm und dem Hypothalamus interagiert, der Region des Gehirns, die für selbstregulierende Prozesse wie Körpertemperatur, Durst und Hunger zuständig ist.

Leptin scheint auch den Stoffwechsel, die Regulierung des endokrinen Systems, das Immunsystem und das Krebswachstum zu beeinflussen, so Sharma.

Im Allgemeinen ist der Blutspiegel des Hormons bei dünnen Menschen niedriger und bei übergewichtigen oder fettleibigen Menschen höher, wie Studien zeigen. Der Leptinspiegel kann jedoch von vielen Faktoren abhängen, z. B. davon, wann Sie zuletzt gegessen haben und wie Sie schlafen.

Leptin hat eine tiefgreifendere Wirkung, wenn Sie Gewicht verlieren. Wenn Sie Körperfett verlieren, sinkt Ihr Leptinspiegel, was Ihrem Gehirn signalisiert, dass Sie hungrig sind. Dies regt starken Hunger und Appetit an und kann zu übermäßigem Essen führen.

Der Verzicht auf fettreiche Lebensmittel kann durch die Beeinflussung des Leptinspiegels dazu beitragen, den Appetit und das Verlangen zu lindern. Der Verzehr von fetthaltigen Lebensmitteln kann jedoch die Kalorienzufuhr, die Gewichtszunahme und die Fettspeicherung erhöhen - alles Faktoren, die zu Fettleibigkeit beitragen.

Hinzu kommt, dass viele fettleibige Menschen nicht gut auf die appetitzügelnden Signale von Leptin reagieren, obwohl sie einen höheren Leptinspiegel haben, erklärt Sharma. Einige Forschungsergebnisse zeigen, dass Fettleibigkeit zu einer Art Resistenz gegen die appetitzügelnde Wirkung von Leptin führen kann, wodurch es für Menschen mit Fettleibigkeit schwieriger wird, dem Verlangen nach fettigen Lebensmitteln zu widerstehen.

Bei einer Leptinresistenz reagiert das Gehirn nicht so gut auf Leptin, wie es sollte, so dass das Sättigungsgefühl ausbleibt und man mehr isst, obwohl der Körper genügend Fett gespeichert hat. Die Leptinresistenz führt auch dazu, dass Ihr Körper in den Hungermodus übergeht, so dass Ihr Gehirn Ihr Energieniveau senkt und Sie dazu bringt, weniger Kalorien zu verbrauchen, um die Fettreserven zu erhalten.

Seit Jahren arbeiten Forscher an der Entwicklung von Therapeutika, die Hungerhormone wie Leptin kontrollieren können, um Fettleibigkeit und Leptinresistenz zu bekämpfen. Die ersten Ergebnisse dieser Forschung sind vielversprechend:

• Wissenschaftler der Mayo Clinic haben herausgefunden, dass die Injektion eines Hormons, das den Hunger blockiert, bei Mäusen die typische Gewichtszunahme nach einer Diät stoppt und dazu beiträgt, erneute Fettleibigkeit zu verhindern. "Wir glauben, dass dieser Ansatz - eine Kombination aus Kalorienreduktion und Hormon ─ eine sehr erfolgreiche Strategie zur langfristigen Gewichtskontrolle sein könnte", sagt W. Stephen Brimijoin, PhD, Pharmakologe an der Mayo Clinic und Mitautor der Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde. "Angesichts der weltweit wachsenden Adipositas-Krise arbeiten wir hart daran, unsere Erkenntnisse für medizinische Interventionen zu validieren."

• Dr. Heike Münzberg-Gruening, Leiterin des Central Leptin Signaling Laboratory am Pennington Biomedical Research Center in Louisiana, hat gerade eine von sieben neuen, von den National Institutes of Health unterstützten Studien gestartet, um herauszufinden, wie das Gehirn und das Fettgewebe "kommunizieren", um die Freisetzung von Leptin und anderen Hormonen zu steuern. "Das Fettgewebe spielt eine wichtige Rolle für unsere Gesundheit", erklärt sie, und die Forschung könnte zu neuen Therapien führen. "Es speichert und baut Fett ab, schüttet aber auch Hormone wie Leptin aus, die den Energieverbrauch, die Nahrungsaufnahme und den Blutzuckerspiegel beeinflussen."

• Und Wissenschaftler des Baylor College of Medicine haben herausgefunden, dass Leptin möglicherweise nur ein Teil der Verbindung zwischen Darm und Gehirn und der Fettleibigkeit ist. In einer im Journal of Clinical Investigation veröffentlichten Studie fanden die Forscher heraus, dass fettreiche Diäten die Produktion eines Darmhormons (bekannt als GIP) erhöhen, das die Wirkung von Leptin blockiert - was möglicherweise die Leptinresistenz erklärt. "Wir haben ein neues Teil des komplexen Puzzles aufgedeckt, wie der Körper den Energiehaushalt steuert und das Gewicht beeinflusst", sagt Studienmitautor Makoto Fukuda, PhD, Assistenzprofessor in Baylor. "Wir wussten nicht, wie eine fettreiche Ernährung oder übermäßiges Essen zu einer Leptinresistenz führt. Meine Kollegen und ich begannen zu untersuchen, was die Leptinresistenz im Gehirn verursacht, wenn wir fettreiche Lebensmittel essen, [und] wir entdeckten eine Verbindung zwischen dem Darmhormon GIP und Leptin."

Entschlüsselung der Verbindung zwischen Darm und Gehirn

Wissenschaftler, die Leptin seit seiner Entdeckung im Jahr 1994 untersucht haben, sind sich nicht ganz sicher, wie und warum dieses komplexe Zusammenspiel von Fett, Hormonen und Gehirnschaltkreisen Fettleibigkeit fördert.

"Als Leptin entdeckt wurde, dachten alle, wir hätten die Wunderwaffe gegen Fettleibigkeit gefunden", sagt Sharma. "Aber es ist viel komplizierter als das. Wir wissen jetzt, dass es nicht so einfach ist, dass Leptin allein wirkt - das ist nicht der Fall. Leptin induziert viele Schaltkreise in unseren Zellen und viele Wege, die viele Reaktionen auslösen ... nicht nur im Gehirn, sondern auch in verschiedenen Arten von Zellen, einschließlich Krebszellen."

Hier setzen Shin und ihr Forscherteam an, um die komplexen, aber schwer fassbaren Schaltkreise zwischen Darm und Gehirn zu verstehen, auf die Leptin einwirkt.

Das Team der Virginia Tech will diese Lücke im wissenschaftlichen Wissen schließen, um die Gehirnbahnen zu identifizieren, die für den Rückfall in fettreiche Ernährung verantwortlich sind.

In Laboruntersuchungen entdeckten Shin und ihre Kollegen, dass Mäuse, die einer fettreichen Diät ausgesetzt waren, dazu neigten, fettreiche Lebensmittel zu wählen, wenn sie die Wahl hatten, statt ihrer normalen Ernährung. Sie stellten aber auch fest, dass die Nager zu viel aßen, nachdem sie eine Zeit lang keine fetthaltigen Nahrungsmittel zu sich genommen hatten.

Und das ist nicht nur bei Mäusen der Fall, sagt sie. Jeder, der schon einmal eine fettarme Diät gemacht hat, weiß, dass man zwar anfangs abnimmt, aber ein starkes Verlangen nach solchen Lebensmitteln verspürt. Schließlich werden die meisten Diätetiker rückfällig - sie kehren zu ihren früheren fettreichen Essgewohnheiten zurück, genau wie die Mäuse von Shin, und essen zu viel.

Die Ursache für dieses Verhalten hat ihrer Meinung nach weniger mit Willenskraft als mit der Reaktion des Gehirns auf Leptin zu tun.

"Unsere Studie ist bedeutsam, weil wir zum ersten Mal einen wichtigen Rahmen haben, um zu klären, wie der auf Leptin reagierende Gehirnkreislauf auf fettreiche Nahrung reagiert und wie diese Interaktion das Risiko von emotionalem Überessen nach einer Periode der Abstinenz erhöht", sagt Shin, eine Assistenzprofessorin in der Abteilung für menschliche Ernährung, Lebensmittel und Bewegung im College of Agriculture and Life Sciences an der Virginia Tech.

Ihre Studie ist die erste ihrer Art, die die verschiedenen Hirnregionen, von denen angenommen wird, dass sie eine zentrale Rolle bei der Regulierung der Nahrungsaufnahme und des Körpergewichts spielen, genauer untersucht und damit das Wissen über Hormone im Zusammenhang mit Fettleibigkeit erweitert.

"Sie sollte zu einem konzeptionellen Fortschritt in der Art und Weise führen, wie wir über die zentrale Leptinwirkung und ihre Empfindlichkeit von der zellulären Ebene, einem einzelnen Hirnareal, zu einer ganzheitlicheren, verteilten Netzwerkebene denken", sagt sie. "Aus praktischer Sicht können wir auch erwarten, dass ein erfolgreicher Abschluss dieser Studie wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung präziser, auf Hirnschaltkreisen basierender Ziele liefern wird, die die translationale Arbeit zur Entwicklung neuer Schaltkreistherapeutika für die Behandlung pathologischer Fressgewohnheiten oder eines Rückfalls in die Fettleibigkeit leiten werden."

Das große Bild: Shin sagt, dass die Beweise zeigen, dass Fettleibigkeit zumindest teilweise auf ein "Problem der Dysfunktion von Hirnschaltkreisen auf molekularer und neuronaler Ebene zurückzuführen ist, und nicht auf ein individuelles Willenskraftproblem."

Was ist also die praktische Botschaft der neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse über Leptin, Adipositashormone und Gewichtszunahme?

Während künftige Therapien auf hohe Leptinspiegel oder Leptinresistenz abzielen könnten, sagen Sharma und andere Experten, dass das Beste, was Sie heute tun können, darin besteht, die bewährten Ratschläge zur Erhaltung eines gesunden Körpergewichts zu befolgen.

• Essen Sie nährstoffreiche, ausgewogene Mahlzeiten und beschränken Sie fettreiche Lebensmittel und Zwischenmahlzeiten.

• Bewegen Sie sich regelmäßig - streben Sie an den meisten Tagen der Woche etwa 30 Minuten an.

• Beherrschen Sie Ihr Stressniveau und streben Sie jede Nacht mindestens 7 Stunden Schlaf an. (Schlechte Schlafgewohnheiten und ein hohes Maß an Stress sind beide mit einer Gewichtszunahme verbunden).

Es gibt noch eine weitere wichtige Erkenntnis aus den neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen über Leptin und Fettleibigkeit, sagt Sharma.

"Ich denke, dass diese Art von Forschung mit Sicherheit eine Menge neuer Schaltkreise aufdecken wird, so dass wir in Zukunft vielleicht einige neue Werkzeuge haben werden, um diesen Menschen zu helfen", sagt sie. "Zumindest wird diese Forschung zu einem besseren Verständnis der Gründe führen, warum Menschen von ihren Diätplänen abfallen, denn das ist ein sehr großes Problem, und wir sollten sie nicht einfach dafür verantwortlich machen, dass sie keine Willenskraft haben."