Enzym in Hirnzellen reguliert Energiehaushalt und Körpergewicht

Dallas (USA) - Eine Gruppe von Gehirnzellen im Hypothalamus wirkt als zentrales Steuerzentrum zur Kontrolle des Körpergewichts. Jetzt konnten amerikanische Forscher in Versuchen mit Mäusen zeigen, dass ein bestimmtes Enzym dieser Zellen notwendig ist, um eine verstärkte Kalorienzufuhr durch erhöhten Energieverbrauch auszugleichen. Das Enzym ist Teil einer Signalkette, die durch verschiedene Botenstoffe aktiviert werden kann. Ist die Enzymaktivität gehemmt, reagieren die Mäuse auf fettreiche Ernährung mit einer deutlich verstärkten Gewichtszunahme und wandeln weniger Energie in Wärme um. Mit Wirkstoffen, die den Signalweg aktivieren, könnte es vielleicht möglich sein, Fettleibigkeit zu behandeln, schreiben die Wissenschaftler online im Fachblatt "Cell Metabolism".

"Die Tiere in unserer Studie wurden hauptsächlich deshalb fettleibig, weil sie nach dem Fressen nicht genügend Wärme produzierten, und nicht, weil sie mehr fraßen oder weniger aktiv waren", sagt Yong Xu vom Southwestern Medical Center der University of Texas in Dallas. Als Mitglied einer von Joel Elmquist und Jean Zhao geleiteten Forschergruppe untersuchte er, welche Bedeutung das Enzym Phosphatidyl-Inositol-3-Kinase (PI3K) in bestimmten Zellen des Hypothalamus für die Kontrolle des Energiehaushalts hat. Dazu erzeugten die Forscher genetisch veränderte Mäuse, deren Enzymproduktion in dieser Hirnregion stark vermindert war. Im Vergleich zu normalen Tieren wandelten sie bei fettreicher Ernährung weniger überschüssige Energie in Wärme um, so dass mehr Fett gespeichert wurde.

"Die Tiere waren viel anfälliger für eine ernährungsbedingte Fettleibigkeit", sagt Elmquist. Als Kontrolle dienten normale Mäuse, die dieselbe Nahrung erhielten und gleichermaßen körperlich aktiv waren. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Mäuse mit dem Enzymdefekt nicht mehr auf Leptin und andere Hormone reagierten, die die Nahrungsaufnahme und das Körpergewicht regulieren. Noch ist unklar, inwieweit die Ergebnisse auf den Menschen übertragbar sind. Nagetiere besitzen relativ viel braunes Fettgewebe, in dem Fett abgebaut wird, um Wärme zu erzeugen. Erwachsene Menschen verfügen wahrscheinlich nicht mehr über ausreichende Mengen an braunem Fettgewebe, um auf diese Weise relevante Mengen überschüssiger Energie zu verbrauchen. Andererseits spielt das Enzym PI3K offenbar auch beim Menschen eine wichtige Rolle bei der Kontrolle des Energiehaushalts. Deshalb wäre es interessant zu wissen, so die Forscher, ob der PI3K-Signalweg bei Fettleibigkeit blockiert ist.