Die Nahrungsaufnahme ist abhängig von der Integration komplexer metabolischer und neuronaler Signale zwischen dem Gehirn und mehreren Organen, einschließlich des Darms und der Nährstoffsignale im Blut. Dieses Netzwerk löst Hunger- und Sättigungsgefühle aus, reguliert die Nahrungsaufnahme und die Motivation zur Nahrungssuche. Während diese Vorgänge bei Tieren immer besser verstanden werden, auch im Zusammenhang mit Stoffwechselkrankheiten wie Fettleibigkeit, weiß man viel weniger darüber, was beim Menschen passiert. Dies liegt zum Teil daran, dass es in der Klinik schwierig ist, Versuchsanordnungen zu entwerfen, die Aufschluss über diese Mechanismen geben könnten. Bei Nagetieren etwa wird das Essverhalten durch post-intestinale Nährstoffsignale an das Gehirn reguliert, und eine gestörte Reaktion auf diese Signale wurde mit pathologischem Essverhalten und Fettleibigkeit in Verbindung gebracht.
Um dies beim Menschen zu untersuchen, haben van Galen et al. (2023) eine Studie an 30 Menschen mit gesundem Körpergewicht (Frauen N = 12, Männer N = 18) und 30 Menschen mit Adipositas (Frauen N = 18, Männer N = 12) durchgeführt. Man untersuchte dabei die Wirkung von Glukose-, Lipid- und Wasserinfusionen auf die primären Endpunkte zerebrale neuronale Aktivität und striatale Dopaminfreisetzung sowie auf die sekundären Endpunkte Plasmahormone und Glukose, Hungerwerte und Kalorienaufnahme. Um zu untersuchen, ob die beeinträchtigten Reaktionen bei Teilnehmern mit Adipositas durch eine diätbedingte Gewichtsabnahme teilweise reversibel sind, wurde die Bildgebung nach einer diätbedingten Gewichtsabnahme von 10 % wiederholt. Während die Teilnehmer mit gesundem Körpergewicht nach der Nährstoffinfusion bestimmte Muster der Gehirnaktivität und der Dopaminfreisetzung zeigten, waren diese Reaktionen bei den Teilnehmern mit Fettleibigkeit stark abgeschwächt. Darüber hinaus reichte eine 10-prozentige Gewichtsabnahme (im Anschluss an eine 12-wöchige Diät) nicht aus, um diese Gehirnreaktionen bei fettleibigen Personen wiederherzustellen, was darauf hindeutet, dass es im Zusammenhang mit Fettleibigkeit zu lang anhaltenden Anpassungen des Gehirns kommt, die auch nach einer Gewichtsabnahme bestehen bleiben. Im Gegensatz dazu waren bei Teilnehmern mit Adipositas die Reaktionen des Gehirns auf Nährstoffe nach der Nahrungsaufnahme stark beeinträchtigt. Wichtig ist, dass die beeinträchtigten neuronalen Reaktionen nach einer diätbedingten Gewichtsabnahme nicht wiederhergestellt werden. Beeinträchtigte neuronale Reaktionen auf Nährstoffsignale können daher zu übermäßigem Essen und Fettleibigkeit beitragen, und eine anhaltende Resistenz gegenüber Nährstoffsignalen nach dem Verzehr nach einer deutlichen Gewichtsabnahme kann zum Teil die Ursache von Übergewicht sein.
Die Reaktion des Gehirns auf bestimmte Nährstoffe ist bei fettleibigen Personen also vermindert und verbessert sich nicht nach einer Gewichtsabnahme. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass bei Menschen mit Fettleibigkeit lang anhaltende Anpassungen des Gehirns auftreten, die das Essverhalten beeinflussen könnten. Man fann heraus, dass Menschen mit Fettleibigkeit weniger Dopamin in einem Bereich des Gehirns freisetzen, der für den motivierenden Aspekt der Nahrungsaufnahme wichtig ist, als Menschen mit einem gesunden Körpergewicht. Die fettleibigen Probanden zeigten auch eine geringere Reaktionsfähigkeit der Gehirnaktivität auf die Zufuhr von Nährstoffen in den Magen. Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Wahrnehmung von Nährstoffen im Magen und im Darm und/oder von Nährstoffsignalen bei Fettleibigkeit reduziert ist, was tiefgreifende Folgen für die Nahrungsaufnahme haben könnte. Die Tatsache, dass diese Reaktionen im Gehirn nach einer Gewichtsabnahme nicht wiederhergestellt werden, könnte erklären, warum die meisten Menschen nach einer anfänglich erfolgreichen Gewichtsabnahme wieder zunehmen.
Literatur
van Galen, Katy A., Schrantee, Anouk, ter Horst, Kasper W., la Fleur, Susanne E., Booij, Jan, Constable, R. Todd, Schwartz, Gary J., DiLeone, Ralph J. & Serlie, Mireille J. (2023). Brain responses to nutrients are severely impaired and not reversed by weight loss in humans with obesity: a randomized crossover study. Nature Metabolism, 5, 1059-1072.
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