Der Lockruf des Essens

Der Lockruf des Essens

Von Bettina Sauer, Berlin

Warum essen Menschen immer weiter, obwohl sie längst satt sind? Weltweit suchen Forscher nach Ursachen und Therapiemöglichkeiten für den ungezügelten Appetit. Einen Einblick in die Regelkreise der Nahrungsaufnahme gaben Experten im Mai beim Europäischen Kongress für Endokrinologie in Berlin.

Über eine Milliarde Menschen auf der Welt sind zu dick, schreibt die Weltgesundheitsorganisation (WHO). Längst beschränke sich die »Epidemie« Übergewicht nicht mehr auf die industrialisierten Länder, vielmehr befinde sie sich auch in den Schwellen- und Entwicklungsländern auf dem Vormarsch. In ihrem Gefolge lauern erhebliche Gesundheitsgefahren. »Übergewicht erhöht das Risiko für Typ-2-Diabetes, Fettstoffwechselstörungen, Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und verschiedene Krebsleiden«, sagte Dr. Daniela Cota vom Institut für Neurowissenschaften der Universität von Bordeaux beim Europäischen Kongress für Endokrinologie in Berlin.

Dass sich zunehmend Gesellschaften der Dickleibigen herausbilden, führt Mitreferentin Dr. Rachel Batterham vom Center for Diabetes and Endocrinology des University College in London vor allem auf den modernen Lebensstil zurück. »Überall locken Essen und Werbung für Essen im Übermaß«, sagte sie. »Gleichzeitig sinkt der Energiebedarf, weil immer weniger Menschen körperlich arbeiten müssen. Diesen Veränderungen haben sich die komplexen und störanfälligen Regelkreise der Nahrungsaufnahme und des Energiestoffwechsels längst noch nicht angepasst.«

Deren Schaltzentrale liegt im Hypothalamus, einer kleinen, entwicklungsgeschichtlich sehr alten Region am Boden des Zwischenhirns. Der Hypothalamus reguliert auch viele andere grundlegende Körperfunktionen, darunter die Temperatur, den Wasserhaushalt und das Schlafverhalten. Die Prozesse, mit denen er die Nahrungsaufnahme und den Energiestoffwechsel steuert, seien noch nicht vollständig aufgeklärt, sagte Cota. »Doch haben Forscher in einer seiner Regionen, dem Nucleus arcuatus, mindestens zwei Populationen von Neuronen ausgemacht, die als Gegenspieler wirken und auf Nährstoffsignale reagieren.« So gebe es Rezeptoren im Gehirn, die fortlaufend den Gehalt von Glukose und Fetten im Blut messen und den Hypothalamus darüber informieren. 2006 veröffentlichte Cota mit ihren Kollegen im Fachjournal »Science« eine Studie, der zufolge der Hypothalamus auch auf Aminosäuren reagiert, die aus der Nahrung ins Blut gelangen.

Bei normalen bis hohen Blutzucker- und weiteren Nährstoffwerten übernimmt im Nucleus arcuatus eine Gruppe von Neuronen das Oberkommando, die den Hunger und Appetit zügeln. Die meisten von ihnen schütten dann den Botenstoff Melanozyten-Stimulierendes Hormon alpha (MSH-α) aus. Dadurch aktivieren sie weitere appetitzügelnde hypothalamische Regionen und das sympathische Nervensystem im Hirnstamm. Dieses dämpft die Aktivität im Magen-Darm-Trakt und regt die Fettverbrennung an.

Sinken der Blutzuckerspiegel und andere Nährstoffwerte, übernimmt die zweite Neuronengruppe die Führung im Nucleus arcuatus. Sie weckt Hungergefühle und Essensgelüste, indem sie spezielle Botenstoffe freisetzt, vor allem Neuropeptid Y. Über andere hypothalamische Zentren aktivieren die Botenstoffe den parasympathischen Vagusnerv im Hirnstamm, der in Erwartung auf Essen Verdauungssäfte fließen lässt und Magen und Darm zum Rumoren bringt. Weiterhin weckt der Hypothalamus das Verlangen nach der nächsten Mahlzeit, indem er erregende Signale an das Belohnungssystem des Gehirns sendet.

Auch die Hirnregionen der Sinneswahrnehmung sind eng mit dem Belohnungssystem verknüpft. Deshalb gerät es beim Anblick, beim Geruch und Geschmack, allein der Vorstellung bestimmter Speisen in Aufruhr. Es vermittelt während des Essens ausgeprägte Lustgefühle und weckt die Gier nach mehr. Dem nächsten Happen Schweinebraten zum Beispiel, der zweiten Portion Pasta oder dem großen Stück Sahnetorte. »Essen stimuliert Menschen zum Essen, auch wenn sie eigentlich satt sind«, sagte Batterham. Diese Lust- und Giergefühle sichern das Überleben, das belegte unter anderem 2001 eine Veröffentlichung von Forschern um Dr. Richard Palmiter vom Howard Hughes Medical Institute im US-amerikanischen Maryland in der Fachzeitschrift »Neuron«. Demnach zeigten Mäuse mit einem blockierten Belohnungssystem so wenig Interesse an Nahrungsmitteln, dass sie innerhalb von vier Wochen verhungerten. Doch in Zeiten des Überflusses trägt das Belohnungssystem enorm dazu bei, dass Menschen »zu oft, zu viel und das Falsche zu essen«, wie Batterham sagte. Unter anderem belegten Hirnaufnahmen, dass fettreiche Nahrung weitaus mehr Neuronen im Belohnungssystem aktiviere als fettarme. »Gesunden Salat werden wir also eher zurückweisen als ungesunden Schokoladenkuchen«, sagte Batterham.

Doch nicht nur psychische Signale beeinflussen die Regelkreise im Hypothalamus, sondern auch vielfältige Botenstoffe aus dem Körper. In ihren Vorträgen beschränkten sich die beiden Wissenschaftlerinnen auf drei relativ neu entdeckte Substanzen, die recht spezifisch auf die Nahrungsaufnahme einwirken und diesbezüglich in Studien besonders große Effekte erzielten. Als Motor der Nahrungsaufnahme gilt demnach der Eiweißbotenstoff Ghrelin, den  japanische Wissenschaftler 1999 in der Fachzeitschrift »Nature« zum ersten Mal beschrieben. Ghrelin besteht aus 28 Aminosäuren und wird bei leerem Magen aus der Magenwand ins Blut freigesetzt. Es passiert die Blut-Hirn-Schranke und aktiviert im Nucleus arcuatus vor allem Neuone, die Neuropeptid Y freisetzen. Damit weckt es Gefühle von Hunger und Appetit, die mit seiner Konzentration im Blut korrelieren. Sobald Speisebrei in den Magen gelangt, lässt die Ghrelin-Freisetzung schlagartig nach. Die Wirkstärke des Hormons bestätigte ein Forscherteam um Dr. Stephan Bloom vom Imperial College London 2001 im »Journal of clinical Endocrinology and Metabolism«. Demnach nahmen gesunde Testpersonen im Laufe einer Ghrelin-Infusion rund 28 Prozent mehr Kalorien zu sich als Kontrollpersonen, die über denselben Zeitraum eine Kochsalz-Infusion erhielten.

Gelangt Nahrung in den Darm, sendet dieser Sättigungssignale an den Hypothalamus. Dazu schütten Zellen der Darmwand unter anderem den Botenstoff Peptid YY3-36 (PYY) aus. »Er besteht aus 36 Aminosäuren«, erläuterte Batterham den Ursprung des Namens. »Doch um ihn in seine aktive Form zu überführen, spalten Enzyme in den freisetzenden Zellen drei Aminosäuren ab.« Innerhalb von 15 Minuten nach einer Mahlzeit steige der PYY-Spiegel im Blut, und zwar proportional zur Menge der aufgenommenen Kalorien. Ebenso wie Ghrelin, überwinde PYY die Blut-Hirn-Schranke und wirke auf den Nucleus arcuatus. »Dort bindet es an sogenannte Y2-Rezeptoren auf der Oberfläche von Neuronen, die Neuropeptid Y freisetzen, und hemmt deren Aktivität. Auf diese Weise erzeugt es ein Sättigungsgefühl, drosselt die Nahrungsaufnahme und das Gewicht.« Den Nachweis für ihre Aussagen haben Batterham und ihre Kollegen selbst erbracht, und zwar an Mäusen, Ratten und schließlich auch an Menschen. Im Fachjournal »Nature« berichteten die Forscher 2002, dass sich Vertreter aller drei Spezies rund 30 Prozent weniger Kalorien einverleibten, nachdem sie Injektionen oder Infusionen mit PYY erhalten hatten. »Wir konnten die positiven Effekte von PYY selbst bei übergewichtigen Menschen belegen«, sagte sie. »Doch schütten diese als Reaktion auf eine Mahlzeit weniger PYY aus als normalgewichtige.«

PYY und Ghrelin vermitteln dem Hypothalamus Kurzzeitsignale. Zur langfristigen Regulation der Energiebilanz dient ihm unter anderem der zytokinartige Botenstoff Leptin. Fettzellen setzen ihn in die Blutbahn frei, und zwar umso mehr, je mehr Fett sie bereits eingelagert haben. Auch dieser Botenstoff gelangt über die Blut-Hirn-Schranke und bindet an spezielle Rezeptoren, die vor allem im Nucleus arcuatus in großer Dichte auftreten. »Es scheint dort auf das appetitzügelnde System aktivierend einzuwirken und hemmend auf das appetitsteigernde«, sagte Cota. Somit geht Leptin also gleich doppelt gegen die Esslust vor. Weiterhin scheint es auch außerhalb des Gehirns an Rezeptoren zu binden und dadurch die Fettverbrennung anzuregen. In dem Maße, wie in der Folge die Depots der Fettzellen abschmelzen, sinkt auch die Konzentration von Leptin im Blut wieder, Hunger und Appetit kehren zurück.

Knockout-Mäuse, die selbst kein Leptin bilden, futtern übermäßig und bringen schließlich etwa dreimal soviel auf die Waage wie normalgewichtige Artgenossen. Doch wenn sie täglich Leptin-Injektionen bekommen, bleiben sie ihrem Futternapf länger fern und verlieren innerhalb von zwei Wochen rund 30 Prozent ihres Körpergewichts. Dieses Ergebnis veröffentlichten Dr. Jeffrey Friedman von der Rockefeller Universität in New York und Kollegen 1995 in »Science«. Damit lieferten sie den ersten Hinweis, dass Leptin einen wirksamen Schutz vor Fettleibigkeit bilden könnte.

Doch mittlerweile sei die euphorische Hoffnung auf eine leptinhaltige Abnehmpille der Ernüchterung gewichen, sagte Cota: »Wir wissen heute durch Studien, dass übergewichtige Menschen aufgrund ihres hohen Anteils an Körperfett sogar erhöhte Leptinspiegel im Blut aufweisen. Doch reagieren sie darauf kaum noch mit einer Drosselung der Nahrungsaufnahmen.« Als Ursache vermuten Wissenschaftler eine ausbleibende Aktivierung der Rezeptoren oder der nachgeschalteten Signalkaskaden im Hypothalamus.

Doch auch die Zukunft von Medikamenten mit PYY ist ungewiss. So geriet Batterhams Team 2004 in die Kritik, als internationale Wisenschaftler, koordiniert vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung in Potsdam-Rehbrücke, die appetitstillende Wirkung von PYY an den Mäusen nicht wiederholen konnten. Inzwischen ist dies einigen Teams gelungen, anderen jedoch nicht. Das bilanzierte Dr. Eric Ravussin, Adipositas-Experte von der US-amerikanischen Louisiana State University, Ende 2007 im »American Journal of Physiology, Endocrinolgy and Metabolism« und fordert »mehr, größere und weiter verfeinerte« klinische Studien. Dem Artikel zufolge, scheint die Substanz nur in bestimmten Blutspiegeln und unter speziellen Bedingungen zu wirken. Cota sagte allgemein: »Vermutlich reicht es in dem komplexen System der Nahrungsaufnahme nicht aus, einzelne Signalstoffe durch Medikamente zu manipulieren.«

»Bislang gibt es erst einen einzigen wirklich wirksamen Eingriff bei Übergewicht«, sagte Batterham, »und zwar die operative Verkleinerung des Magens, insbesondere der Bypass.« Beim letztgenannten Verfahren wird der Magen unter Auslassung des Zwölffingerdarms direkt mit dem Dünndarm verbunden. »In der Folge gelangt Nahrung sehr zügig in den Dünndarm und erzeugt einen schnellen und vor allem sehr hohen Anstieg von PYY im Blut«, sagte Batterham. Dagegen erniedrigten sich die Ghrelin-Werte zwischen den Mahlzeiten im Vergleich zu Kontrollpersonen, und die Empfänglichkeit der Testpersonen für die appetitstillenden Signale von Leptin und die blutzuckersenkende Wirkung von Insulin erhöhten sich. Das belegte Batterham zusammen mit Stephan Bloom und weiteren Kollegen 2006 in den »Annals of Surgery«. »Anderen Studien zufolge reduziert sich das Gewicht langfristig um etwa ein Viertel«, sagte Batterham. Doch berge der Eingriff auch Risiken und sei deshalb nur bei stark übergewichtigen Personen nach erfolglosen Abnehmversuchen empfohlen.

Schlank im Schlaf

Ansonsten bleiben Leuten, die Übergewicht abbauen oder auch vermeiden wollen, vor allem Verhaltensänderungen. Den Nutzen von ausreichend Schlaf belegen inzwischen mehrere Studien. Eine davon, eine Langzeituntersuchung an knapp 70.000 Frauen, veröffentlichten US-amerikanische Forscher um Dr. Sanjay Patel von der Case Western Reserve University in Cleveland 2006 im »American Journal of Epidemiology«. Während des 16-jährigen Beobachtungszeitraums legten zwar alle Frauen an Gewicht zu. Doch diejenigen, die nachts fünf Stunden oder weniger schliefen, nahmen durchschnittlich 1,1 kg mehr zu als Frauen, die sieben Stunden schliefen. Die Autoren vermuten, dass Schlafmangel den Grundumsatz senkt und das empfindliche Gleichgewicht der Botenstoffe stört. So zeigen andere Studien, dass der Körper im Schlaf mehr appetithemmendes Leptin und weniger appetitanregendes Ghrelin produziert. Ansonsten hilft beim Abnehmen die alte Waffe Willenskraft: Genug bewegen, gesund ernähren - und den Essenswünschen des Belohnungszentrums öfter mal widerstehen.

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