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Immunzellen im Gehirn können zu Gewichtszunahme führen
Neue Forschung legt nahe, dass Mikroglia, die im Gehirn residente Immunzellen sind, ein neues Ziel für die Behandlung von Fettleibigkeit bieten. Bei Mäusen stellten die Wissenschaftler fest, dass fettreiche Diäten Mikroglia veranlassen, übermäßiges Essen und Gewichtszunahme auszulösen.
Die Ergebnisse einer neuen Studie legen nahe, dass Immunzellen im Gehirn, die Mikroglia genannt werden, Behandlungsziele für Fettleibigkeit werden könnten.
Ein Papier über die Arbeit - unter der Leitung der Universität von Kalifornien-San Francisco (UCSF) und der Universität von Washington Medical Center in Seattle - ist in der Zeitschrift veröffentlicht Zellstoffwechsel.
Die Forscher glauben, dass die Entdeckung zu neuen Adipositas-Medikamenten führen könnte, die viele der Nebenwirkungen vermeiden, die mit denen verbunden sind, die derzeit für den klinischen Gebrauch zugelassen sind.
Co-senior Autor Suneil Koliwad, ein Assistenzprofessor für Medizin am UCSF Diabetes Center, sagt, dass ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mikroglia "eine unerschlossene und völlig neuartige Art und Weise auf das Gehirn zielen, um Fettleibigkeit und seine gesundheitlichen Folgen zu mildern."
Mikroglia machen 10 bis 15 Prozent der Zellen im Gehirn und Rückenmark aus. Sie sind nicht identisch mit Neuronen, bei denen es sich um Gehirnzellen handelt, die über elektrische und chemische Signale miteinander kommunizieren.
Mikroglia sind Immunzellen, die eine wichtige Rolle bei Hirninfektionen und Entzündungen spielen.
Wissenschaftler beginnen zu entdecken, dass diese Zellen selbst im ruhenden gesunden Gehirn hochaktiv sind. Sie sind in ständiger Bewegung, führen Überwachung durch und lösen vielfältige Reaktionen aus.
Eine fettreiche Ernährung erhöht Mikroglia
Es zeigt sich, dass Mikroglia auch die Aktivität des Hirnkreislaufs unter normalen Bedingungen beeinflussen. Zum Beispiel helfen sie während der Entwicklung des Gehirns, Schaltkreise zu formen, die für das Verhalten und die Reaktion auf Krankheiten wichtig sind. Im reifen Gehirn können sie die Aktivität von Neuronen beeinflussen.
Es war bereits bekannt, dass eine Gruppe von Neuronen im mediobasalen Hypothalamus dazu beiträgt, die Menge an Nahrung zu regulieren, die wir essen und wie viel Energie wir verbrauchen.
Unter normalen Bedingungen versucht dieser Teil des Gehirns, unseren Energiebedarf mit der Menge an Kalorien, die wir aus der Nahrung aufnehmen, auszugleichen und unser Gewicht gesund zu halten. Forscher haben jedoch herausgefunden, dass der Verzehr von fettreichen Lebensmitteln diesen Ausgleichsprozess stören kann.
Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Mäuse, die fettreiche Diäten erhielten, mehr essen, weniger Kalorien verbrennen und mehr Gewicht zu sich nehmen als entsprechende Mäuse, die mit fettarmer Ernährung gefüttert wurden. Fettreiche Diäten erhöhen auch die Anzahl der Mikroglia und Entzündungen im mediobasalen Hypothalamus der Mäuse.
Prof. Koliwad und seine Kollegen wollten herausfinden, ob es der Anstieg der Mikroglia ist, der das Überessen und die Gewichtszunahme verursacht, oder ob es die Gewichtszunahme ist, die die Anzahl der Mikroglia erhöht.
Mikroglia-induzierte Entzündung
Die Forscher führten ein Experiment durch, bei dem sie zwei Gruppen von Mäusen 4 Wochen lang auf eine fettreiche Fast-Food-Diät setzten. Zur gleichen Zeit wurde eine Gruppe von Mäusen mit einem Medikament behandelt, das die Mikroglia in ihrem mediobasalen Hypothalamus reduzierte, während das andere nicht war.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Mäuse, die mit Mikroglia-reduzierenden Arzneimitteln behandelt wurden, 15 Prozent weniger Nahrung aßen und 20 Prozent weniger Gewicht auftrugen als die unbehandelte Gruppe, die dieselbe fetthaltige Diät erhielten.
Dies deutet darauf hin, dass es der Anstieg der Mikroglia war, der zu Überernährung und Gewichtszunahme führte. Es war jedoch immer noch nicht klar, ob dies aufgrund der Mikroglia Entzündung ausgelöst wurde oder nicht. Daher haben die Forscher weitere Experimente durchgeführt, um das herauszufinden.
Sie gentechnisch veränderte Mäuse, so dass ihre Mikroglia keine Immunantwort auslösen konnten. Bei der fettreichen Kost aßen diese Mäuse 15 Prozent weniger und gewannen 40 Prozent weniger als normale Mäuse. Dies legte nahe, dass es die Fähigkeit der Mikroglia war, eine Entzündung auszulösen, die sie verursachte.
Die Forscher bestätigten dies in einer anderen Gruppe von Mäusen, die gentechnisch verändert worden waren, so dass ihre Mikroglia als Reaktion auf eine Droge eine Entzündung auslöste.
Sie fanden heraus, dass, selbst wenn diese Mäuse mit einer gesunden, fettarmen Diät gefüttert wurden, die Verabreichung des Medikaments ihre Mikroglia auslöste, um eine Entzündung im Hypothalamus auszulösen. Dies führte dazu, dass die behandelten Mäuse 33 Prozent mehr Nahrung zu sich nahmen, 12 Prozent weniger Energie verbrauchten und bei gleicher Ernährung viermal so viel Gewicht zulegten wie unbehandelte Mäuse.
Ähnliches Medikament bereits in Studien am Menschen
Die Autoren weisen darauf hin, dass ein Medikament, das derzeit in der Humanmedizin zur Behandlung von Leukämie, anderen Krebserkrankungen und Arthritis eingesetzt wird, genauso wirkt wie das Medikament, mit dem die Mikroglia bei Mäusen reduziert wurde. Sie beobachten mit Interesse, ob das Medikament die Patienten in den Studien dazu bringt, Gewicht zu verlieren.
Das Team entdeckte auch, dass die Mikroglia, wenn die Mäuse fettreich ernährt wurden, zusätzliche Immunzellen aus dem Blutkreislauf rekrutierten.
Diese durch Blut übertragenen Immunzellen schlossen sich nicht nur ihren Cousins ??im Hypothalamus an, sondern unterlagen auch Veränderungen, die sie in ähnlicher Weise dazu veranlassten, ihre Entzündungsreaktion und ihren Einfluss auf das Energiegleichgewicht zu verstärken.
Die Forscher sagen, dass dies darauf hindeutet, dass es mehr als einen Weg geben könnte, die Mikroglia zu beeinflussen, um eine Gewichtszunahme zu verhindern: durch ein Ziel im Gehirn und ein anderes Ziel im Blutkreislauf.
Neuere Bildgebungsstudien zeigen, dass übergewichtige Menschen im Vergleich zu schlanken Menschen häufiger eine erhöhte Anzahl an Gliazellen - der Klasse, zu der die Mikroglia gehören - in ihrem Hypothalamus haben. Dieser lokalisierte Anstieg von Gliazellen, genannt Gliose, wird oft bei Hirntrauma, Hirninfektion, Gehirntumor und neurodegenerativen Erkrankungen beobachtet.
Alter Überlebensvorteil
Spekuliert man, warum sich Glia und Mikroglia auf diese Weise verhalten, sagt Prof. Koliwad, dass die Antwort in der Evolution liegen könnte.Vielleicht ist die Antwort ein uralter Überlebensmechanismus, der in einer Zeit wirksam war, in der energiereiche Nahrung knapp war und sicherstellte, dass die Menschen durch die Erhöhung ihres Appetits ihre Reserven für schlankere Zeiten aufbauten.
"Die Reaktionsfähigkeit von Mikroglia auf Nahrungsfette macht aus dieser evolutionären Perspektive einen Sinn. Fette sind die dichteste Form von Kalorien, die alte Menschen jemals hätten konsumieren können", erklärt er.
Aber in der heutigen modernen Welt, in der fettreiche Nahrungsmittel ständig verfügbar sind, ist der alte Überlebensvorteil zu einem Nachteil geworden, der das Leben eher schädigen als bewahren kann.
Moderne Menschen neigen eher dazu, zu jeder Zeit fettreiches Essen zu sich zu nehmen, als ab und zu. Dies führt dazu, dass der Mikroglia-Trigger dauerhaft angeschaltet ist, was zu erhöhtem Appetit und einem Teufelskreis der zunehmenden Aufnahme von fettreichen Nahrungsmitteln führt.
Das Team plant nun, genauer zu untersuchen, durch welchen Mechanismus fetthaltige Nahrungsmittel die Mikroglia aktivieren.
"Aus diesen Experimenten können wir mit Sicherheit sagen, dass die entzündliche Aktivierung von Mikroglia nicht nur für eine fettreiche Ernährung notwendig ist, um Übergewicht zu induzieren, sondern auch allein ausreicht, um den Hypothalamus zu regulieren, was zu Übergewicht führt gewinnen."
Co-Senior-Autor Prof. Joshua Thaler, University of Washington Medical Center
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