OPA1 beeinflusst Fettaufnahme und Gewichtszunahme bei Mäusen

Gesundheitsprobleme, die mit einer schlechten Ernährung und Adipositas zusammenhängen, nehmen weiter zu. Deshalb suchen Forschende nach den konkreten biologischen Mechanismen hinter der Vorliebe für fettreiche Lebensmittel – und nach möglichen Wegen, diese Neigung abzuschwächen.

Wenn sich die Gehirnzellen und Signalwege bestimmen lassen, die übermäßiges Essen oder die Bevorzugung ungesunder Lebensmittel wahrscheinlicher machen, obwohl wir wissen, dass sie uns schaden, könnten sie womöglich auch wieder in eine günstigere Richtung beeinflusst werden.

Ein Forschungsteam unter Leitung der Osaka Metropolitan University in Japan hat nun festgestellt, dass ein bestimmtes neuronales Protein die Fettaufnahme und Gewichtszunahme bei Mäusen erheblich beeinflussen kann.

Die im FASEB Journal veröffentlichte Studie rückt die optische Atrophie 1 (OPA1) in den Fokus weiterer Untersuchungen. Das Protein sorgt für das reibungslose Funktionieren der zellulären Kraftwerke, der Mitochondrien. Fehlt es, verändert sich das Essverhalten.

„Unsere Ergebnisse liefern entscheidende Einblicke in die Mechanismen, die der Adipositas aus Sicht des neuronalen Energiestoffwechsels zugrunde liegen“, sagt der Ernährungswissenschaftler Shigenobu Matsumura von der Osaka Metropolitan University.

OPA1 in appetitsteuernden Nervenzellen

Die Forschenden wollten an frühere Studien anknüpfen, die fehlendes OPA1 bei Tieren mit Adipositas in Verbindung gebracht hatten. Diesmal richteten sie den Blick auf OPA1 in appetitbezogenen Nervenzellen, die den Melanocortin-4-Rezeptor (MC4R) tragen.

MC4R-tragende Nervenzellen erfüllen eine zentrale Funktion im Hypothalamus. Diese Hirnregion steuert maßgeblich den Energiehaushalt beziehungsweise Stoffwechsel des Körpers sowie Appetit und Hunger. Die Zellen signalisieren, wann es Zeit ist zu essen und wann Energie verbrannt werden soll.

Bei Mäusen, die so verändert wurden, dass ihnen das OPA1-Protein in MC4R-Nervenzellen fehlte, zeigte sich im Vergleich zu Kontrollmäusen eine deutlich stärkere Vorliebe für Nahrungsfett. Außerdem nahmen sie schneller zu, wobei die Effekte bei Weibchen ausgeprägter waren als bei Männchen.

Mit der Zeit entwickelten diese Mäuse Adipositas, allerdings wurde dies erst nach mehreren Wochen sichtbar. Das deutet darauf hin, dass OPA1 mit zunehmendem Alter wichtiger werden könnte – wobei zu berücksichtigen ist, dass Mäuse Monate und nicht Jahre leben.

„Diese Studie liefert neue Erkenntnisse darüber, wie die Mitochondrienfunktion im Hypothalamus unter Bedingungen einer Aufnahme von Nahrungsfett mit dem Energiestoffwechsel verknüpft ist“, schreiben die Forschenden.

Insgesamt liefert die Untersuchung überzeugende Hinweise darauf, dass fehlende oder beeinträchtigte OPA1-Proteine diese appetitsteuernden Nervenzellen weniger leistungsfähig machen. Ursache ist die verringerte Energieversorgung durch Mitochondrien, zu deren Sicherstellung OPA1 beiträgt.

Fettaufnahme und Gewichtszunahme bei Mäusen

Die Ergebnisse weisen jedoch auch wichtige Nuancen auf: Die Forschenden zeigten, dass ein OPA1-Mangel die MC4R-Signalübertragung nicht vollständig außer Kraft setzte, indem sie diese mit einem Medikament gegen Adipositas reaktivierten.

Bemerkenswerterweise wirkte das Arzneimittel bei Männchen unabhängig vom OPA1-Status wie erwartet. Bei Weibchen schwächte der Verlust von OPA1 hingegen die Fähigkeit des Medikaments ab, die Nahrungsaufnahme zu unterdrücken. Dies deutet darauf hin, dass sich die in der gesamten Studie beobachteten Geschlechtsunterschiede sogar auf das Ansprechen der Mäuse auf eine Behandlung erstrecken.

„Die pharmakologische Aktivierung von MC4R unterdrückte die Nahrungsaufnahme unter Bedingungen mit angeglichenem Ausgangsniveau, was darauf hindeutet, dass die MC4R-Signalübertragung nicht aufgehoben ist“, schreiben die Forschenden.

Bedeutung für Adipositas-Behandlungen

Natürlich wurde diese Untersuchung ausschließlich an Mausmodellen durchgeführt. Daher ist nicht garantiert, dass im menschlichen Gehirn dieselben Prozesse und Signalwege beteiligt sind – auch wenn jahrzehntelange Forschung mit Mäusen als Ersatzmodellen für Menschen darauf hindeutet, dass dies wahrscheinlich ist.

Sollten sich die Ergebnisse bei Menschen bestätigen, stehen sie in direktem Zusammenhang mit den Entscheidungen, die wir beim Lebensmitteleinkauf oder bei der Wahl eines Restaurants treffen. In manchen Fällen könnten ungesunde Entscheidungen und ihre Folgen teilweise davon abhängen, ob das OPA1-Protein vorhanden ist und mit voller Leistungsfähigkeit arbeitet.

Adipositas ist bekanntermaßen ein erhebliches Problem für die öffentliche Gesundheit und erhöht das Risiko weiterer Komplikationen, etwa im Zusammenhang mit Herzerkrankungen, Diabetes, Osteoarthritis und anderen Erkrankungen.

Langfristig könnte es einen weiteren Ansatz für die Behandlung von übermäßigem Essen und Adipositas darstellen, Wege zu finden, um die winzigen Energieausfälle in diesen spezifischen Nervenzellen zu beheben. Allerdings spielen bei diesen Problemen eindeutig viele sich überschneidende Faktoren und Auslöser eine Rolle.

„Die beobachteten Geschlechtsunterschiede bei OPA1-Reaktionen und der Anfälligkeit für Adipositas könnten zur Entwicklung von Adipositas-Behandlungen beitragen, die diese Unterschiede berücksichtigen, ebenso wie zu künftigen Ansätzen der personalisierten Medizin“, sagt Matsumura.

Die Forschung wurde im FASEB Journal veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Fiona MacDonald auf Fakten geprüft und von Fiona MacDonald redigiert. Wir sind stolz auf unseren Prozess, aber auch wir sind nur Menschen. Wenn Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.