Von T. A. Lutz des Instituts für Veterinärphysiologie, Universität Zürich

 

1) Einleitung

Zur Steuerung der Nahrungsaufnahme gibt es die lipostatische Hypothese. Diese besagt, dass der Körper eine bestimmte Fettmenge und ein gewisses Körpergewicht erreichen bzw. erhalten will. Verändert man den Körperfettanteil oder das Gewicht, werden Signale an das Gehirn geleitet. Dadurch wird die Nahrungsaufnahme und die Energieabgabe so beeinflusst, dass unsere Ausgangslage wieder gegeben ist. Zwar ist es möglich an Gewicht ab- oder zuzunehmen, aber nach Beendigung des Defizits startet der Körper mit einer Gegenregulation und der alte Zustand wird bald wieder erreicht. Es existieren Signale, die das Gehirn über die Größe der Energiespeicher informieren, die als adiposity signals bezeichnet werden. Die zur Zeit bekannten adiposity signals sind Insulin, Leptin und Amylin. Sie wirken zusammen mit vielen weiteren Faktoren auf den Hunger und die Sättigung. Bisher sind die genauen Mechanismen und das reale Vorhandensein eines gespeicherten Zielgewichts noch nicht belegt.


2) Die Adiposity signals

Unser Fettgewebe ist nicht nur ein Energiespeicher, sondern setzt auch viele Hormone und hormonell aktive Substanzen frei. Unter anderem kommt das Leptin direkt aus dem Körperfett. Insulin und Amylin werden in der Bauspeicheldrüse gebildet und abhängig von Fettanteil ausgeschüttet. Sie übermitteln dem Gehirn die Informationen über die Masse an Körperfett.

 

Leptin

Das Leptin wird in den Fettgewebszellen (Adipozyten) gebildet und die Ausschüttung sowie die hergestellte Menge hängt offenbar direkt von der Menge der Fettzellen ab. Insulin regt die Abgabe von Leptin aus den Zellen an. Leptin kann unter bestimmten Umständen die Nahrungsaufnahme vermindern und die Energieabgabe steigern.

Im Tierversuch verringerte sich die Mahlzeitengröße nach Leptingabe und das Gewicht nahm ab. Nach dem Absetzen wurde aber das alte Körpergewicht bald wieder erreicht. Durch eine Verabreichung von Leptin in das Gehirn der Tiere, gaben diese durch eine Erhöhung der Körpertemperatur vermehrt Energie ab. Sehr folgenschwer wirken sich ein Mangel an Leptin oder defekte Leptinrezeptoren aus. Daraus resultiert neben anderen Effekten eine extrem gesteigerte Nahrungsaufnahme und damit starkes Übergewicht.
Viele Untersuchungen deuten darauf hin, dass Leptin direkt auf den Hypothalamus wirkt und dort die Freisetzung bestimmter Neuropeptide beeinflusst. Ein Neuropeptid, dass den Verzehr vermindert wird durch Leptin in größerer Menge ausgeschüttet und ein anderes, dass die Nahrungsaufnahme steigert, wird gehemmt. Daneben soll das Leptin auf die Nervenverbindungen im Hypothalamus wirken.
 

Insulin

Bei Übergewicht liegt auch eine gewisse Insulinunempfindlichkeit vor und der Blutspiegel des Insulins hängt direkt mit der Fettgewebsmenge zusammen. Dadurch wird dem Gehirn signalisiert, wie es um die Energiespeicher steht. Adipöse Personen weisen außerdem eine stark erhöhte Insulinausschüttung auf. Im Gegensatz dazu haben sie aber keinen veränderten Blutzuckerspiegel, insofern sie nicht an Diabetes erkrankt sind.

 

Amylin

Amylin ist ein weiteres Hormon der Bauchspeicheldrüse und wird immer gemeinsam mit Insulin ausgeschüttet. Die Eigenschaften des Amylins gleichen denen des Leptins und Insulins. Die Blutkonzentration hängt mit der Größe der Fettspeicher zusammen, es hemmt die Nahrungsaufnahme und erhöht die Energieabgabe. Werden die Amylinrezeptoren blockiert, steigen die Verzehrmenge und das Körpergewicht stark an. Die Gewichtszunahme kommt nur durch mehr Körperfett zustande, wohingegen die fettfreie Masse sich nicht verändert.


3) Adiposity signals verstärken die Wirkung von Sättigungssignalen

Vermutlich wirken die adiposity signals über eine Verstärkung der die Nahrungsaufnahme vermindernden Sättigungssignale, wie beispielsweise das Cholezystokinin (CCK). Diese Sättigungssignale regulieren in erster Linie die Größe von einzelnen Mahlzeiten. Insulin und auch Leptin bewirken unter anderem eine gesteigerte Empfindlichkeit für CCK im Gehirn und verstärken damit eine Verzehrshemmung. Ebenso soll das Amylin den Sättigungseffekt des CCKs verändern. Die adiposity signals stehen auch in Wechselwirkung miteinander und haben in Kombination wesentlich größere Effekte auf die Sättigung als alleine.

4) Leptinresistenz bei Übergewicht

Trotz der Regelmechanismen, wie den adiposity signals, stellt Übergewicht ein immer weiter zunehmendes Problem dar. Dies kann zum Teil durch die Entwicklung einer Leptinresistenz (Unempfindlichkeit für Leptin) erklärt werden. Die Leptinwerte sind bei übergewichtigen Personen zwar erhöht, doch der Körper kann nicht mehr darauf reagieren. Eine Leptinresistenz tritt bei sehr vielen Übergewichtigen auf, aber die genauen Gründe sind teilweise noch unbekannt.

Besitzt ein Mensch zu wenig Körperfett, kommt es zu einem Mangel an Leptin und die Nahrungsaufnahme wird gesteigert. Bei zu viel Fett und damit einem erhöhten Leptinvorkommen reagiert unser Körper allerdings deutlich schwächer als bei einem erniedrigten. Somit ist das Leptin nicht in der Lage dazu, dem Übergewicht effektiv entgegen zu steuern.
Interessanterweise ist das Leptin im Tierversuch dazu in der Lage bei normalgewichtigen Ratten einen sehr starken Gewichtsverlust herbeizuführen, nicht aber bei den übergewichtigen Artgenossen.
Für eine Therapie von Adipositas ist nur eine Kombination von Leptin mit Amylin sinnvoll, da diese gemeinsam einen erwiesenen Effekt bei Übergewichtigen haben. In einer Studie verloren die Probanden innerhalb von zwanzig Wochen etwa dreizehn Prozent ihres Körpergewichts, was im Gegensatz zu anderen Medikamenten eine sehr starke Auswirkung darstellt. Zukünftig könnte diese Kombination also sehr wirkungsvoll zur Adipositastherapie eingesetzt werden.

5) Leptin, Insulin und Fortpflanzung

Die Signale über die Körperfettreserven werden vom Gehirn nicht nur zur Gewichtsregulation weiterverarbeitet. Auch das Immunsystem und die Fortpflanzung werden dadurch zum Beispiel beeinflusst. Erklärungen liefert die „critical weight“- bzw. „critical level of fatness“-Hypothese. Sie geht davon aus, dass zur Fortpflanzung ausreichende Energiereserven vorhanden sein müssen. Dies ist nicht unwahrscheinlich, da eine Schwangerschaft und die Milchproduktion sehr viel Energie verbrauchen. Aktuell werden hierbei Leptin und Insulin als die wichtigen Signale angesehen, da sie das Gehirn über die vorhandene Fettmenge informieren. Der Mensch benötigt also einen ausreichend hohen Insulin- und Leptinspiegel um sich vermehren zu können.

Tierexperimentell konnte schon bestätigt werden, dass ein Nahrungsentzug zu einer Verzögerung der Pubertät führt. Steigert man die Nahrungsmenge wieder, so wird ein starker Anstieg des Insulin- und Leptinspiegels gemessen und die Pubertät setzt ein. Eine andere Studie mit Mäusen, die kein Leptin produzieren können, zeigte bei den Tieren anfangs ein unreifes Verhalten trotz ausreichender Fettspeicher. Nach der Gabe von Leptin wurden die Tiere fortpflanzungsfähig, also können nicht die Reserven, sondern nur das Signal ans Gehirn ausschlaggebend sein.
Leptin und Insulin haben einen Einfluss auf die Hormone, die die Vermehrung steuern. Sie wirken auf die Freisetzung von GnRH (Gonadotropin-Releasing-Hormon), dass die Ausschüttung von LH (luteinisierendes Hormon) und FSH (follikelstimulierendes Hormon) steuert, welche Einfluss auf die Eierstöcke bzw. Hoden nehmen. Bei einem Mangel an Insulin oder Leptin kann folglich das gesamte System nicht ablaufen.
Das beim Menschen ähnliche Zusammenhänge existieren, deuten zahlreiche Studienergebnisse an. Auf jeden Fall hängen Leptin, Insulin und die Fortpflanzung auch im menschlichen Körper zusammen und die Menge an Körperfett entscheidet über die Fortpflanzungsfähigkeit. Der Sexualzyklus und der Body-Mass-Index sind also miteinander verknüpft, was besonders deutlich bei Patienten mit Anorexia nervosa zu Tage tritt, bei denen sich das Steuersystem vollständig abschaltet. Auch für Sportler mit einem geringen Körperfettanteil und niedrigem Insulin- und Leptinspiegel könnten diese Abläufe relevant sein.

6) Zusammenfassung

Leptin, Insulin und Amylin werden als adiposity signals bezeichnet und setzen das Gehirn über die Größe der Körperfettspeicher in Kenntnis. Leptin wird im Fettgewebe gebildet und abhängig von den Fettdepots freigesetzt; Insulin und Amylin entstehen in der Bauchspeicheldrüse. Diese drei Hormone verringern die Nahrungsaufnahme und beeinflussen die Energieabgabe des Körpers. Teilweise entfalten sie ihre Wirkung durch die Verstärkung von Sättigungssignalen.

Bei adipösen Menschen liegt häufig eine Leptinresistenz vor, wodurch das Leptin die Nahrungsaufnahme nicht mehr steuern kann. In Kombination mit Amylin verabreicht, führt es aber auch bei Übergewichtigen zu einer Verzehrshemmung und Gewichtsreduktion.
Die adiposity signals sind außerdem noch an vielen weiteren Prozessen beteiligt. Leptin und Insulin beispielsweise an der Fortpflanzung, für die ausreichende Energiereserven unabdingbar sind.

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