Wie das Gehirn unser Körpergewicht steuert

Prof. Jens Brüning, Direktor am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung in Köln, erhält den diesjährigen Heinrich-Wieland-Preis für seine Forschung darüber, wie das Gehirn Aufnahme, Speicherung und Energieverbrauch in unserem Körper steuert.

Danach spielen bestimmte Regionen des Gehirns insbesondere im Zusammenspiel mit dem Hormon Insulin eine zentrale Rolle bei der Kontrolle des Körpergewichts. Brüning hat den von der Boehringer Ingelheim Stiftung mit 100.000 Euro dotierten Preis im Rahmen eines wissenschaftlichen Symposiums am 7. November 2019 in München erhalten.

Weltweit sind mehr als ein Drittel aller Erwachsenen übergewichtig, so die Zahlen der Weltgesundheitsorganisation. Ihr Anteil ist in den letzten Jahrzehnten dramatisch gestiegen. Die meisten kennen das – ein paar Kilo landen schnell auf den Hüften, sie wieder loszuwerden ist schwer. Oft wird dies mangelnder Willensstärke zugeschrieben. Doch die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Biologie der entscheidende Faktor ist.

Dank Brüning und seinem Team wissen wir heute, dass das Gehirn unseren Stoffwechsel über ein fein abgestimmtes System aus Hormonen, ihren Kontrollsignalen und bestimmten Gehirnzellen reguliert. Der Preisträger hat einige der wichtigsten Komponenten dieses Systems identifiziert, herausgefunden, wo genau im Gehirn sie sitzen und wie sie bei gesunden und kranken Menschen zusammenarbeiten.

„Jens Brüning ist einer der weltweit führenden Experten, die erforschen, wie das Gehirn den Energiestoffwechsel unseres Körpers steuert. In den vergangenen 20 Jahren hat seine wegweisende Forschung die Grundlage geliefert, um die Schlüsselfunktion des Gehirns bei der Regulation des Stoffwechsels zu identifizieren und seine Kontrolle von Blutzucker, Appetit und Körpergewicht aufzudecken“, sagte Prof. F.-Ulrich Hartl, Vorsitzender des Gremiums unabhängiger Wissenschaftler, das die Preisträger auswählt.

In einer seiner ersten Arbeit hatten Brüning und sein Team die erste genveränderte Maus gezüchtet, mit der man Typ-2-Diabetes untersuchen kann. Den Forschern gelang es erstmals, den Rezeptor für Insulin in bestimmten Geweben wie Muskeln, Leber oder Gehirn gezielt auszuschalten. So konnte Brüning genauer als bis dahin möglich beobachten, wie und wo Insulin wirkt. Lange dachte man, dass die Ursache für Diabetes und verwandte Stoffwechselstörungen eher im Rumpf des Körpers liegen. Doch die Arbeiten von Brüning haben gezeigt, dass Insulin und komplexe Feedback-Mechanismen im Gehirn eine viel größere Rolle spielen als bis dato für möglich gehalten.

So entdeckte er zum Beispiel die zentrale Rolle der nur rund 3000 sogenannten AgRP-Zellen im Hypothalamus, einer Gehirnregion, die an den meisten hormonell gesteuerten Prozessen beteiligt ist. Mit neuartigen Techniken konnte er zeigen, dass diese kleine Gruppe von Zellen bestimmt, wie viel wir essen und wie viel Glukose die Leber aus unseren Fettreserven freisetzt. Diese Zellen steuern auch, wie empfindlich unsere Körperzellen auf Insulin reagieren. Zusätzlich entdeckte er, dass die AgRP-Zellen bei Fettleibigkeit nicht mehr auf Insulin reagieren. Aufgrund dieser sogenannten Insulinresistenz können sie ihre Aufgaben nicht mehr erfüllen. Brünings Erkenntnisse über diese Zellen haben neue Möglichkeiten eröffnet, um Medikamente gegen Fettleibigkeit zu entwickeln, die durch Insulinresistenz entsteht.

Jüngere Ergebnisse seiner Arbeit könnten das lange bekannte Phänomenen erklären, warum Kinder von fettleibigen Müttern ein höheres Risiko haben, selbst an Diabetes oder Fettleibigkeit zu erkranken: Wenn Mäusemütter während der Säugeperiode sehr fetthaltig ernährt werden, reiften bei ihren Jungen bestimmte Schaltkreise im Gehirn, die Appetit unterdrücken, nicht richtig aus. Da die Säugeperiode bei Mäusen dem letzten Drittel der Schwangerschaft beim Menschen entspricht, unterstreichen auch diese Ergebnisse die direkte Bedeutung von Jens Brünings Grundlagenforschung für unsere Gesundheit.