Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dick oder dünn - das Gehirn entscheidet mit

20.09.2007
Regelkreis im Gehirn kontrolliert den Fettstoffwechsel direkt und unabhängig von der Nahrungsaufnahme

Das Gehirn kontrolliert die Fettspeicherung nicht nur über die Wahrnehmung von Hunger und Sättigung, sondern auch direkt und unabhängig von der Nahrungsaufnahme. Dies ist das Ergebnis einer neuen internationalen Studie, an der Wissenschaftler des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) federführend beteiligt sind.

Wie die Forscher erstmals auf molekularer Ebene an Nagern nachwiesen, reguliert das Melanocortin-System, ein neuroendokriner Regelkreis im Gehirn, wie viel Zucker in Fett umgewandelt, in Fettzellen gespeichert oder im Muskel verbrannt wird. Das System tut dies direkt, schnell und unbeeinflusst von der Nahrungsaufnahme. Nach Aussage von Matthias Tschöp, Leiter der Studie, könnte eine genaue Kenntnis der molekularen Zusammenhänge neue Pharmakotherapien zur Behandlung von krankhaftem Übergewicht ermöglichen. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse nun in der aktuellen Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Journal of Clinical Investigation (Nogueiras and Wiedmer et al.,2007).

In Staaten mit "westlichem" Lebensstil nimmt die Zahl übergewichtiger Menschen rapide zu. Hierdurch steigt auch die Zahl der Menschen, die an Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder bestimmten Krebsformen leiden. Bislang gibt es jedoch noch keine sicheren Medikamente, die Übergewicht dauerhaft verhindern und so den damit verbundenen Erkrankungen wirksam vorbeugen. "Das Melanocortin-System ist ein naheliegender Angriffspunkt für Pharmakotherapien", erklärt Hans-Georg Joost, wissenschaftlicher Direktor des DIfE. Seit langem wisse man, dass das Gehirn als übergeordnetes Organ das Energiegleichgewicht des Körpers kontrolliert, also die Balance zwischen Kalorienaufnahme und Kalorienverbrauch bestimmt. Bislang sei aber nicht bekannt gewesen, dass es auch darüber entscheidet, ob Fett oder Zucker zur Energiegewinnung genutzt wird.

Wie die vorliegende Studie nun erstmals auf molekularer Ebene zeigt, reguliert das Melanocortin-System das Gleichgewicht zwischen der zellulären Zuckeraufnahme, der Fettsynthese, der Fettspeicherung und dem Fettabbau in der Leber, im Muskel und im Fettgewebe. Eine erhöhte Aktivität des Systems stimulierte bei Versuchstieren die Fettverbrennung. Dagegen führte eine auf pharmakologischem oder genetischem Weg erzeugte verringerte Aktivität zu einer verstärkten Fettspeicherung. Dabei war die Zunahme der Fettmasse unabhängig von der Nahrungsaufnahme und ließ sich auf folgende Stoffwechseländerungen zurückführen:

1. eine verstärkte Fettsynthese in der Leber,
2. einen verminderten Energieverbrauch in den Muskeln (es wurde weniger Zucker/Glucose aufgenommen),
3. eine erhöhte Insulinsensitivität des weißen Fettgewebes,
4. eine erhöhte Fett- und Zuckeraufnahme ins weiße Fettgewebe, wodurch die Fettsynthese in diesem Gewebe stimuliert wurde

Zusätzlich untersuchte Tschöps Team den Energiestoffwechsel von Menschen, die aufgrund einer genetisch bedingten Störung des Melanocortin-Systems an massivem Übergewicht leiden. Das Ergebnis dieser Untersuchung lässt annehmen, dass die Gewichtszunahme der Betroffenen auf den gleichen oder ähnlichen Mechanismen beruht, die die Forscher bereits bei den Nagern beobachteten.

"Unsere Resultate erklären damit nicht nur, warum eine verminderte Melanocortin-System-Aktivität sogar ohne eine erhöhte Nahrungsaufnahme zu Übergewicht führen kann, sondern sie zeigen auch neue Ansatzpunkte für die Entwicklung wirksamerer Medikamente zur Kontrolle von Übergewicht auf. Diese werden dringend benötigt, um dem weltweit zunehmenden Problem Übergewicht Herr zu werden", so Tschöp.

Hintergrundinformation:

Spezielle Nervensysteme in Regionen des Hirnstamms und im Hypothalamus* überprüfen beständig den Energiezustand des Körpers. Gleichzeitig senden sie in Abhängigkeit von den gemessenen Werten Signale aus, um Schwankungen in der Nährstoffversorgung auszugleichen. Diese Signale können zu Verhaltens- und/oder Stoffwechseländerungen führen.

Das Melanocortin-System ist eines der wichtigsten Nervensysteme im Gehirn, das die Nahrungsaufnahme und den Energiestoffwechsel kontrolliert. Melanocortin-Nervenzellen produzieren ein Protein, das Bindungspartner (Ligand) des Melanocortin-Rezeptors ist. Bei Menschen führen loss-of-function Mutationen im Gen des Melanocortin-4-Rezeptors (MC4R), bereits in jungen Jahren zu massivem Übergewicht, einer erhöhten Magermasse (Körpermasse minus Körperfett), Hyperphagie (Übermäßige Nahrungsaufnahme) und einer Hyperinsulinämie (Insulinkonzentration im Blut ist über das normale Maß hinaus erhöht).

Die Melanocortin-Nervenzellen selbst erhalten direkte Informationen vom afferenten Vagus Nerv, der Signale von den inneren Organen ans Gehirn sendet. Zudem empfangen sie endokrine** Signale (Leptin, Insulin, Cholecystokinin und Ghrelin), die über die verfügbare Energiemenge im Körper informieren.

*Der Hypothalamus ist eine kleine Hirnregion die im Zwischenhirn lokalisiert ist. Sie ist vermutlich das wichtigste Steuerzentrum des vegetativen Systems.

**endokrin: nach innen, ins Blut absondernd, Gegensatz: exokrin

Nach Angaben des Bundesministeriums für Gesundheit und des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, sind in Deutschland mittlerweile ca. 37 Millionen Erwachsene und rund 2 Millionen Kinder und Jugendliche übergewichtig oder adipös. Ein Viertel der Erwachsenen leidet an Herz-Kreislauf-Erkrankungen einschließlich Bluthochdruck.

Bei knapp 5 Millionen Menschen in Deutschland ist derzeit ein Typ-2-Diabetes bekannt. Daneben ist mit einer Dunkelziffer in Millionenhöhe zu rechnen, da die Krankheit zu Beginn häufig ohne Anzeichen verläuft und erst mit jahrelanger Verzögerung erkannt wird. Der Typ-2-Diabetes führt häufig zu schwerwiegenden Komplikationen, wie Erblinden, Nierenversagen und Amputation von Gliedmaßen. Zudem sterben Diabetiker früher, vor allem an Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Das Deutsche Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 83 außeruniversitäre Forschungsinstitute und forschungsnahe Serviceeinrichtungen. Diese beschäftigen etwa 13.700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (Stand 12/2006). Davon sind ca. 5.400 Wissenschaftler (inkl. 2.000 Nachwuchswissenschaftler). Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Sie sind von überregionaler Bedeutung und werden von Bund und Ländern gemeinsam gefördert. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,1 Mrd. Euro pro Jahr. Die Drittmittel betragen etwa 225 Mio. Euro pro Jahr. Näheres unter http://www.leibniz-gemeinschaft.de.

Kontakt:

Prof. Dr. Matthias H. Tschöp
Obesity Research Center
Department of Psychiatry
University of Cincinnati
Genome Research Institute
2170 East Galbraith Road
Cincinnati, Ohio 45237, USA
Phone: (513) 558 8648
E-mail: tschoemh@ucmail.uc.edu
Prof. Dr. Annette Schürmann
(Koautorin der Studie)
Deutsches Institut für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Abteilung Pharmakologie
Arthur-Scheunert-Allee 114-116
D-14558 Nuthetal
Tel.: ++49 (0)33200 88 368
E-Mail: schuermann@dife.de

Dr. Gisela Olias | idw
Weitere Informationen:
http://www.leibniz-gemeinschaft.de.
http://www.dife.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften