Ihre Gehirnzellstruktur könnte das Risiko für Fettleibigkeit beeinflussen
Forscher, die Fettleibigkeit untersuchen, haben herausgefunden, dass Antennen-ähnliche Strukturen auf Gehirnzellen, die Teil des Hungerkreislaufs des Körpers sind, eine Schlüsselrolle bei der Appetitregulation zu spielen scheinen.
Das in der Zeitschrift veröffentlichte Studienpapier Naturgenetik, betonte die wichtige Rolle, die die antennenähnlichen Strukturen - oder primären Zilien - bei der Signalübertragung im Gehirn spielen können.
Es wurde allgemein angenommen, dass der größte Teil der Signalübertragung im Gehirn über Strukturen erfolgt, die als Synapsen bezeichnet werden.
"Wir bauen ein einheitliches Verständnis der Humangenetik von Fettleibigkeit auf", erklärt der leitende Autor Christian Vaisse, Professor am Diabetes Center der University of California in San Francisco.
"Bis vor kurzem", fügt er hinzu, "hatten viele Adipositasforscher kaum von primären Zilien gehört, aber das wird sich ändern."
Die Rolle der Genetik bei Fettleibigkeit
In den Vereinigten Staaten betrifft mehr als ein Drittel (oder 78,6 Millionen) Erwachsene Fettleibigkeit.
Fettleibigkeit ist ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit, nicht zuletzt, weil sie mit einer schlechten psychischen Gesundheit und vielen anderen schwerwiegenden medizinischen Problemen verbunden ist. Dazu gehören einige der häufigsten Todesursachen in den USA und im Rest der Welt, wie Diabetes, Schlaganfall, Herzerkrankungen und einige Krebsarten.
Die Haupttreiber der Adipositas-Epidemie sind weitgehend nicht genetisch bedingt, wie beispielsweise die Kombination aus leichtem Zugang zu einem unbegrenzten Angebot an kalorienreichen Nahrungsmitteln und einem „zunehmend sitzenden Lebensstil“.
Allerdings wird nicht jeder, der diesen Umweltbedingungen ausgesetzt ist, fettleibig, was darauf hindeutet, dass auch die Genetik eine Rolle spielt.
Bei den meisten Krankheiten, bei denen die Genetik eine Rolle spielt, liegt die Ursache in Variationen in einer Reihe von Genen. Aber manchmal kann die Ursache in Variationen in einem einzelnen Gen liegen.
Hungerkreislauf
In ihrer Arbeit erklären die Forscher, dass die meisten Einzelgenursachen für schwere Fettleibigkeit auf Genveränderungen in einem Hungerkreislauf zurückzuführen sind, an dem Leptin beteiligt ist - ein Signalprotein oder Hormon, das von Fettzellen freigesetzt wird.
Der Kreislauf ist ein Netzwerk von Nervenzellen oder Neuronen im Hypothalamusbereich des Gehirns, das dazu beiträgt, das Gewicht stabil zu halten, indem Appetit und Energieverbrauch je nach Leptinspiegel angepasst werden.
Mutationen im Gen, das für Leptin kodiert, oder in Genen, die an der Überwachung und Reaktion auf das Protein beteiligt sind, können dazu führen, dass nicht erkannt wird, wann der Körper über eine ausreichende Menge an Fett verfügt. Dies kann bei Mäusen und Menschen passieren und dazu führen, dass sie weiter essen, „als ob sie hungern“.
In früheren Arbeiten stellten Prof. Vaisse und Kollegen fest, dass Mutationen in einem Gen, das am Leptin-Hunger-Kreislauf beteiligt ist - dem Melanocortin-4-Rezeptor (MC4R) -Gen - 3–5 Prozent aller Fälle von schwerer Adipositas beim Menschen ausmachen. Schwere Fettleibigkeit ist definiert als ein Body Mass Index (BMI), der über 40 liegt.
Das MC4R-Protein erkennt chemische Signale in einer speziellen Gruppe von Neuronen im Hypothalamus, von denen angenommen wird, dass sie eine wichtige Rolle bei der Verringerung des Appetits als Reaktion auf hohe Leptinspiegel spielen.
Bis zur neuen Studie wussten die Wissenschaftler nicht, wie diese Untergruppe von hypothalamischen Neuronen die Appetitkontrolle reguliert.
Primäre Zilien im Zusammenhang mit Fettleibigkeit
Andere Mitglieder des Studienteams hatten zuvor ebenfalls entdeckt, dass seltene Variationen von Genen, die primäre Zilien betreffen, zu Krankheiten führen können, die fast immer mit schwerer Fettleibigkeit einhergehen, wie Alström- und Bardet-Biedl-Syndrom. Es war jedoch nicht klar, wie die Zilien mit Fettleibigkeit zusammenhängen.
In der neuen Studie untersuchten die Forscher appetitregulierende hypothalamische Neuronen bei normalen Mäusen und fanden heraus, dass sich das MC4R-Protein in ihren primären Zilien konzentriert.
Sie fanden auch heraus, dass Mäuse, die so konstruiert waren, dass sie die Version des Gens haben, die mit schwerer Fettleibigkeit beim Menschen zusammenhängt, das MC4R-Protein in diesen Zilien nicht hatten.
Diese Ergebnisse ließen das Team sich fragen, ob diese primären Zilien auf den hypothalamischen Neuronen der Hauptort für die appetitregulierende Funktion des Leptin-Hunger-Kreislaufs waren.
Jüngste Entdeckungen haben gezeigt, dass ein anderes Protein namens Adenylylcyclase 3 (ADCY3) ebenfalls mit Fettleibigkeit zusammenhängt und sich auch in primären Zilien konzentriert. Es ist bekannt, dass ADCY3 beim Senden von Signalen eine Verbindung mit MC4R herstellt.
Schlüsselstellen für appetitregulierende Signale
In einer weiteren Reihe von Experimenten stellten die Forscher fest, dass die Tiere nach der Blockierung von ADCY3 in den Mäusen ihre Nahrungsaufnahme signifikant erhöhten und anfingen, fettleibig zu werden.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass ADCY3 und MC4R in den primären Zilien der Leptin-detektierenden Neuronen zusammenarbeiten, um zu erkennen, dass der Körperfettgehalt steigt, was wiederum den Appetit verringert.
Genetische oder andere Störungen dieser lebenswichtigen Komponenten können daher dazu führen, dass der Körper die „Notbremse“ bei der Appetitkontrolle nicht betätigen kann.
Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass es noch viel zu lernen gibt über die Rolle der primären Zilien bei der Appetitregulation, und es wird wahrscheinlich einige Zeit dauern, bis neue Behandlungen auf der Grundlage dieses Wissens verfügbar werden.
„Es ist aufregend, wie viel Fortschritt dieses Feld gemacht hat. In den 90er Jahren fragten wir, ob Fettleibigkeit genetisch bedingt ist oder nicht. Vor einem Jahrzehnt haben wir festgestellt, dass die meisten Risikofaktoren für Fettleibigkeit hauptsächlich den Leptinkreislauf im Gehirn beeinflussen “, sagt Prof. Vaisse.
"Und jetzt stehen wir kurz davor zu verstehen, wie Defekte in dieser spezifischen subzellulären Struktur einer bestimmten Untergruppe von hypothalamischen Neuronen zu Gewichtszunahme und Fettleibigkeit führen."
Prof. Christian Vaisse
