Warum macht uns Leptin satt?

Angesichts des weltweiten Anstiegs von Übergewicht erforschen Wissenschaftler auf der ganzen Welt fieberhaft, wie wir unsere schlanke Linie bewahren können. Bereits in den 90-er Jahren entdeckten sie Leptin, ein Hormon, das von Fettzellen im Körper gebildet wird. Interessanterweise unterdrückt Leptin den Appetit. Ein neuer Tierversuch beschreibt nun, dass Leptin bisher unbekannte Neuronenschaltungen zwischen Strukturen des Mittelhirns kontrolliert. Sie steuern das Fütterungsverhalten.

Leptin beeinflusst das Belohnungssystem im Gehirn

Im menschlichen Stoffwechsel kontrollieren Ghrelin und Leptin Gefühle von Hunger und Appetit. Der Magen schüttet das schnell wirkende Ghrelin aus, wenn er hungrig ist. Nach einer Mahlzeit kommt die Ghrelin-Produktion zum Erliegen.

Wissenschaftler sind sich einig, dass Leptin bei Übergewicht das wichtigere Hormon ist. Der Name Leptin stammt aus dem Griechischen und lässt sich mit dünn übersetzen. Leptin signalisiert, wann es Zeit ist, mit dem Essen aufzuhören. Es wird in den Fettzellen hergestellt, wirkt aber im Gehirn, genauer im Hypothalamus.

Leptin steuert den Appetit und verkündet auf biochemischer Ebene zugleich, dass Fett für die Energiegewinnung verbrannt werden kann. Auf diese Weise beeinflusst es den Energieverbrauch und das Körpergewicht.

Da Leptin in den Fettzellen gebildet wird, neigen Menschen mit mehr Fettgewebe dazu, höhere Leptinspiegel in ihrem Körper zu haben. Doch das bedeutet nicht, dass Leptin bei ihnen stärker wirkt – im Gegenteil. Wie bei Insulin kommt es zu einer Resistenz und die unterdrückende Wirkung auf den Appetit wird schwächer.

Das kann dazu führen, dass übergewichtige Menschen mehr als nötig essen. Mit zunehmendem Gewicht vergrößert sich auch die Resistenz gegenüber Leptin – ein Kreislauf, der nur schwer zu durchbrechen ist.

Deshalb nahmen Wissenschaftler des Departments of Translational Neuroscience des University Medical Center Utrecht und der University Utrecht jetzt in Tierversuchen die Wirkmechanismen von Leptin genauer unter die Lupe.

Bekannt ist bisher, dass Tiere mit einem Mangel an Leptin schnell fettleibig werden, wenn das Fütterungsverhalten nicht kontrolliert wird. Für ihre Experimente konzentrierten sich die Wissenschaftler jedoch auf die Wirkungsweise von Leptin bei normalgewichtigen Tieren.

Leptin ermöglicht die Kommunikation zwischen den gespeicherten Fettzellen im Körper und dem Belohnungssystem im Gehirn. Dieses Belohnungssystem funktioniert mit Dopamin, dem Neurotransmitter, der bei Suchtverhalten aller Art eine wichtige Rolle spielt. Dieses Wechselspiel von Leptin und Dopamin wird Leptin-Dopamin-Achse genannt. Ihre Existenz ist bekannt, ihr Wirkmechanismus jedoch nicht.

Bei ihren Versuchen haben die Forscher herausgefunden, dass Leptin den Belohnungswert von Lebensmitteln verringert. Bisher wusste man, dass dieser Kreislauf der Nahrungsbelohnung mit auf Dopamin reagierenden (dopaminerge) Neuronen im ventralen tegmentalen Areal des Mittelhirns arbeitet. Diese dopaminergen Neuronen treten mit dem Nucleus accumbens in Verbindung, der eine zentrale Funktion im Belohnungssystem übernimmt.

Mit einer Kombination von modernen Technologien, etwa Chemogenetik, Optogenetik und Elektrophysiologie, bildeten die Wissenschaftler im Rahmen der Tierversuche wichtige Mikroschaltungen im Gehirn ab.

Studienautor Professor Roger A. H. Adan: „Obwohl Leptinrezeptoren auf [einigen] Dopamin-Neuronen vorhanden sind, die eine Belohnung für Lebensmittel signalisieren, haben wir entdeckt, dass Leptinrezeptoren auch auf inhibitorischen Neuronen vorhanden sind.“ Das reguliere die Aktivität von Dopamin-Neuronen stärker. Einige dieser hemmenden Neuronen unterdrücken demnach sogar die Nahrungssuche, wenn Tiere hungrig waren. Andere hemmende Neuronen taten dies nur, wenn die Tiere satt waren.

Leptin kann also offensichtlich eine wichtige modulatorische Rolle in einem Kreislauf spielen, der Mittelhirn- und limbische Belohnungsschaltungen vereint. Es hemmt Neuronen im Hypothalamus und unterdrückt auf diese Weise Dopamin-Neuronen im Mittelhirn. Diese dopaminergen Neuronen fördern die Nahrungsaufnahme, weil sie Belohnung signalisieren.

Werden sie gehemmt, führt das zu einem Stopp beim Füttern, wenn die Kalorienaufnahme den Energieverbrauch überschreitet. Dieser Wirkmechanismus eröffnet nach Ansicht der Studienautoren neue Wege für die Therapie von Ess-Störungen beim Menschen. Professor Adan: „Die gezielte Behandlung dieser Neuronen könnte einen neuen Weg für die Behandlung von Anorexia nervosa und die Unterstützung der Diät bei Menschen mit Adipositas darstellen.“

Quelle:

Omrani, Azar & de Vrind, Veronne & Lodder, Bart & Stoltenborg, Iris & Kooij, Karlijn & Wolterink-Donselaar, Inge & Luijendijk-Berg, Mieneke & Garner, Keith & Sant, Lisanne & Rozeboom, Annemieke & Dickson, Suzanne & Meye, Frank & Adan, Roger. (2021). Identification of Novel Neurocircuitry Through Which Leptin Targets Multiple Inputs to the Dopamine System to Reduce Food Reward Seeking. Biological Psychiatry. 10.1016/j.biopsych.2021.02.017.

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