Ganglioside funken Sättigungssignal
Der Hypothalamus ist ein Bereich im Gehirn, der neben anderen lebenswichtigen Funktionen die Nahrungsaufnahme steuert und sie an den Energiebedarf anpasst. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums haben nun in Nervenzellen dieses Hirnareals einen bisher unbekannten Mechanismus entdeckt, der das Körpergewicht von Mäusen kontrolliert.
Ganglioside beeinflussen das Körpergewicht: Links eine Maus, die keine Ganglioside in ihrem Hypothalamus produzieren kann und deshalb mehr zunimmt als ihr Artgenosse gleichen Alters (rechts).
© Viola Nordström, Deutsches Krebsforschungszentrum
Weltweit besitzen über eine halbe Milliarde Menschen einen Body-Mass-Index von über 30, sie gelten als fettleibig. Starkes Übergewicht gilt als erheblicher Risikofaktor für Diabetes Typ 2, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und verschiedene Krebsleiden. Schon seit Längerem ist bekannt, dass das Hormon Leptin eine wichtige Rolle im Fetthaushalt spielt. Leptin wird hauptsächlich von Zellen des Fettgewebes abgegeben. Es überträgt ein Sättigungssignal an die Nervenzellen im Hypothalamus und reguliert so die Nahrungsaufnahme. Darüber hinaus veranlasst es den Körper dazu, Körperfett zu verbrauchen und dadurch Wärme zu produzieren.
Dr. Viola Nordström und ihre Kollegen vom Deutschen Krebsforschungszentrum fanden nun an Mäusen heraus, dass sogenannte Ganglioside für die Übertragung des Leptin-Signals verantwortlich sind. Ganglioside sind vorwiegend in den Zellmembranen von Nervenzellen zu finden. „Mäuse, bei denen wir die Gangliosid-Produktion im Hypothalamus ausgeschaltet haben, fraßen mehr als ihre normalen Artgenossen, häuften viel mehr Fettgewebe an und nahmen deutlich mehr an Gewicht zu“, erklärt Viola Nordström. „Ihr Gehirn konnte ohne Ganglioside kein Sättigungssignal empfangen.“
Nach spätestens sechs Wochen änderte sich das Verhalten der Tiere jedoch: Die Mäuse ohne Ganglioside kehrten wieder zu ihrem normalen Fressverhalten zurück. Trotzdem reduzierte sich ihr Gewicht nicht – im Gegenteil: „Die Mäuse konnten das Körperfett nicht als Energiequelle nutzen. Das führte dazu, dass sie unterkühlten und weiter zunahmen.“
Dass tatsächlich der Mangel an Gangliosiden und damit das fehlende Leptin-Signal für die Fettleibigkeit der Mäuse verantwortlich waren, bewiesen die Forscher in einem weiteren Experiment. Sie injizierten Mäusen ohne Ganglioside, die ihr Fressverhalten noch nicht wieder normalisiert hatten, ein Virus. Dieses Virus übertrug ein Gen, das die Gangliosid-Produktion wieder in Gang setzte. Das Ergebnis: „Diese Mäuse nahmen deutlich weniger zu als unbehandelte Mäuse oder solche, die zwar das gleiche Virus erhalten hatten, jedoch ohne das Gangliosid-Gen“, erklärt Viola Nordström.
„Der neu entdeckte Mechanismus hilft uns zu verstehen, wie der Hypothalamus das Körpergewicht reguliert“, sagt Professor Hermann-Josef Gröne, Leiter der Abteilung Zelluläre und Molekulare Pathologie. „Ob Ganglioside auch die Nahrungsaufnahme, den Energieverbrauch und das Körpergewicht des Menschen beeinflussen, müssen weitere Versuche zeigen.“
Viola Nordström, Monja Willershäuser, Silke Herzer, Jan Rozman, Oliver von Bohlen und Halbach, Sascha Meldner, Ulrike Rothermel, Sylvia Kaden, Fabian C. Roth, Clemens Waldeck, Norbert Gretz, Martin Hrabě de Angelis, Andreas Draguhn, Martin Klingenspor, Hermann-Josef Gröne, Richard Jennemann: Neuronal Expression of Glucosylceramide Synthase in Central Nervous System Regulates Body Weight and Energy Homeostasis. PLoS Biol. 2013. doi:10.1371/journal.pbio.1001506
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