Adipositas: Neue Erkenntnisse zur Regulation der Nahrungsaufnahme

Der Fadenwurm C. elegans reguliert seine Nahrungsaufnahme über Fettsäuren und mithilfe des endoplasmatischen Retikulums, wie eine neue Studie zeigt. Die neuen Erkenntnisse könnten auch für den Menschen hilfreich sein, insbesondere bei Adipositas und Diabetes.

Ein internationales Team unter Beteiligung von Forschenden der Universität Leipzig hat wichtige neue Erkenntnisse zur Regulation der Nahrungsaufnahme bei Säugetieren gewonnen. Sie konnten zeigen, dass die relative Verfügbarkeit von gesättigten und einfach ungesättigten Fettsäuren im endoplasmatischen Retikulum (ER) dabei eine zentrale Rolle spielt.

Zudem wurde ein möglicher genetischer Vorläufer der Rezeptorgruppe GLP-1R/GIPR identifiziert. Dies könnte neue Wege für die Entwicklung von Therapien gegen Adipositas und metabolische Störungen eröffnen. Veröffentlicht wurde die Studie im Fachjournal PNAS.

Zusammenspiel verschiedener Signalwege

In der Studie wurde die Nahrungsaufnahme im Fadenwurm C. elegans untersucht. Die Ergebnisse liefern nun neue evolutionäre Einblicke in den Regulationsprozess. Das Besondere an diesem Modellorganismus ist, dass er im Gegensatz zu Säugetieren weder das Hormon Leptin noch Leptinrezeptoren zur Nahrungsregulation besitzt. Er reguliert die Nahrungsaufnahme stattdessen über das endoplasmatische Retikulum und über ein Gleichgewicht zwischen gesättigten und einfach ungesättigten Fettsäuren.

Aktiviert wir dieser Prozess durch den IRE-1-Sensor (Inositol-Requiring Enzyme 1), der in der Zellmembran des ER sitzt und das Verhalten durch neuronales Serotonin und das G-Protein-gekoppelte Ligand/Rezeptor-Paar PDF-1/PDFR-1 steuert. Hierdurch werden vergnügungsbezogene (hedonische) Signale, die mit einem Lustempfinden beim Essen verbunden sind, oder homöostatische Signale, die die physiologischen Bedürfnisse des Körpers widerspiegeln, ausgelöst.

Beide Signalarten interagieren, um die Nahrungsaufnahme zu regulieren. Die Studie zeigt, dass dieses System homolog zu den GLP-1/GIP-verwandten Systemen bei Säugetieren ist, die in der Regulierung des Blutzuckerspiegels und der Nahrungsaufnahme eine wichtige Rolle spielen. Das Signalpaar PDF-1/PDFR-1 wirkt dabei zwar nur schwach, aber es hilft beispielsweise bei Mäusen, weniger Gewicht zu haben und ihren Blutzucker besser zu kontrollieren. Das könnte vielversprechend für zukünftige Behandlungen von Übergewicht oder Diabetes sein.

Neue Therapieansätze gegen Adipositas in Sicht?

Hauptverantwortlich für das Projekt waren Forschende des Joslin Diabetes Centers in Boston und der Harvard University in Cambridge (USA), die das Forschungsprojekt maßgeblich konzipierten und die entscheidenden in vivo-Studien an Fadenwürmern und Mäusen durchführten. In Leipzig entwickelte, synthetisierte und testete die Nachwuchswissenschaftlerin Hannah Lentschat in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Annette Beck-Sickinger die untersuchten Peptide, die eine zentrale Rolle bei der Regulation des Stoffwechsels spielen.

Die Ergebnisse der Forschung werden nun im Exzellenzcluster Leipzig Center for Metabolic Research (LeiCeM) weiterverfolgt – einem zentralen Forschungszentrum für Stoffwechselkrankheiten an der Universität Leipzig. Der Sonderforschungsbereich 1423 „Structural Dynamics of GPCR Activation and Signaling“ hat die Kooperation nicht nur fachlich und strukturell unterstützt, sondern auch wesentliche Ressourcen bereitgestellt, insbesondere für die komplexen Peptidsynthesen. „Diese Studie präsentiert ein neues Paradigma für das Verständnis der Appetitregulation in Reaktion auf metabolische Signale. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Nahrungsaufnahme durch ein komplexes Zusammenspiel von vergnügungsbezogenen und physiologischen Signalen gesteuert wird“, sagt Beck-Sickinger, Sprecherin des SFB 1423 und eine der Hauptautor:innen der Studie.

Die Forschenden planen, die Ergebnisse in weiteren Studien zu vertiefen, um die genauen molekularen Mechanismen und die evolutionären Parallelen zwischen Fadenwürmern und Säugetieren zu klären. Dies könnte zu neuen Therapien gegen Adipositas und metabolische Störungen führen, die auf der Regulation der Nahrungsaufnahme durch metabolische und neuronale Signale basieren.