Energiebilanz ist ein komplexer Austausch zwischen Gehirn und Körper
Für viele ist es keine leichte Aufgabe, ein gesundes Körpergewicht zu halten. Trotzdem sind Gehirn und Körper so verdrahtet, dass sie zusammenarbeiten, um einen Energiehaushalt aufrechtzuerhalten.
Diese enge Übereinstimmung zwischen der Anzahl der verbrauchten Kalorien und den verbrauchten Kalorien resultiert aus einem komplexen Austausch des neurobiologischen Übersprechens in Regionen des Hypothalamus des Gehirns. Wenn dieses „Gespräch“ schief geht, kann dies zu Fettleibigkeit oder Magersucht führen.
Leider ist trotz der erheblichen Konsequenzen wenig über die Details dieses komplexen Austauschs bekannt. Neue Forschungsergebnisse von Forschern des Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) liefern neue Erkenntnisse, die dazu beitragen, diese Komplexität in Ordnung zu bringen.
Forscher sagen ihre Ergebnisse, wie in der Zeitschrift vermerkt Zellezeigen, wie der Neurotransmitter Gamma-Aminobuttersäure (GABA) den Energieverbrauch selektiv steuert, und helfen vor allem auch dabei, die Neurokreisläufe zu erklären, die den Fettverbrennungseigenschaften von braunem Fett zugrunde liegen.
"Unsere Gruppe hat ein Forschungsprogramm mit dem Gesamtziel aufgebaut, das" Schaltbild "zu entschlüsseln, mit dem das Gehirn den Appetit und die Verbrennung von Kalorien kontrolliert", sagte der leitende Autor Bradford Lowell, M.D., Ph.D.
„Um unser Verständnis auf diese Ebene zu bringen, müssen wir die Funktion bestimmter Untergruppen von Neuronen kennen und außerdem die stromaufwärts gelegenen Neuronen, die Input für diese funktional definierten Neuronen liefern, und die stromabwärts gelegenen Neuronen, die Output von diesen funktional definierten Neuronen erhalten. Bis vor kurzem war ein solches Wissen über den Hypothalamus weitgehend nicht erhältlich. “
Der Hypopthalmus ist eine perlgroße Region, die mehrere wichtige Funktionen im Körper steuert und als Kontrollzentrum des Gehirns für den Energiehaushalt dient.
Dieses Gleichgewicht entsteht, wenn das Gehirn Rückkopplungssignale vom Körper empfängt, die den Status der Kraftstoffspeicher mitteilen. Es integriert dies dann mit Eingaben aus der Außenwelt sowie dem emotionalen Zustand einer Person, um das Fütterungsverhalten und den Energieverbrauch zu ändern.
In dieser neuen Studie untersuchten die Forscher eine einzigartige Population von Neuronen, die sich an der Basis des Gehirns im Hypothalamus befinden.
"Wir haben Mäuse so gentechnisch verändert, dass sie einen spezifischen Defekt aufweisen, der verhindert, dass diese Neuronen den inhibitorischen Neurotransmitter GABA freisetzen", sagte Lowell. „Mäuse mit diesem Defekt entwickelten eine ausgeprägte Fettleibigkeit, und bemerkenswerterweise war ihre Fettleibigkeit ausschließlich auf einen Defekt bei der Kalorienverbrennung zurückzuführen“, erklärt er und fügt hinzu, dass die Nahrungsaufnahme völlig unberührt blieb.
Die Forscher konstruierten dann eine weitere Gruppe von Mäusen, bei denen diese Neuronen zu verschiedenen Zeiten selektiv eingeschaltet werden konnten. Daraus zeigte das Team, dass die Neuronen den Energieverbrauch in braunem Fett steigern.
Braunes Fett hat in letzter Zeit Schlagzeilen gemacht, weil viele neuere Studien gezeigt haben, dass braunes Fett im Gegensatz zu energiespeicherndem weißem Fett Energie verbrennt, um Wärme zu erzeugen. Dieser Vorgang wird als Thermogenese bezeichnet.
„Der durch braunes Fettgewebe vermittelte Energieverbrauch ist entscheidend für die Aufrechterhaltung des Körpergewichts und beugt ernährungsbedingter Fettleibigkeit vor. Der gehirnbasierte Regulationsmechanismus ist jedoch noch wenig bekannt “, sagte der Erstautor Dong Kong, Ph.D.
"Unsere Entdeckung eines Hypothalamus-basierten Neurokreises, der letztendlich die Thermogenese steuert, ist ein wichtiger Fortschritt", fügte Lowell hinzu.
Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass der Energieverbrauch beim Einschalten dieser Neuronen vollständig von der Freisetzung von GABA abhing. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Freisetzung von GABA den Energieverbrauch selektiv steigert. "Unsere Ergebnisse haben unser Verständnis bei der Kontrolle des Energieverbrauchs erheblich erweitert und neue Einblicke in die Pathogenese von Fettleibigkeit geliefert", sagte Kong.
Die einzigartigen Eigenschaften von Hypothalamus-Neuronen sind wichtig, da sie die Möglichkeit bieten könnten, die Kontrolle des Energieverbrauchs durch das Gehirn experimentell zu modifizieren. Insbesondere Neuronen, die GABA-vermittelte Signale von diesen Neuronen empfangen, spielen wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Energieverbrauchs, jedoch nicht der Nahrungsaufnahme.
"Es ist jetzt wichtig, die stromaufwärts gelegenen Neuronen, die diese thermogenese-regulierenden Neuronen steuern, sowie die stromabwärts gelegenen Neuronen, die den" Kreislauf "zum braunen Fettgewebe vervollständigen, vollständig abzugrenzen", sagte Lowell.
Solche Arbeiten könnten neue Möglichkeiten für pharmakologische Interventionen aufdecken, die zu wirksamen Behandlungen für Fettleibigkeit und die damit verbundenen Komplikationen wie Diabetes führen könnten.
Quelle: Beth Israel Deaconess Medical Center
