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Appetit-Bremse im Kleinhirn entdeckt

Neuentdeckter Schaltkreis sendet Stoppsignal für die Nahrungsaufnahme

Kleinhirn
Im Kleinhirn verbirgt sich ein zuvor unerkanntes Zentrum der Appetitkontrolle. © janulla/ iStock

Überraschender Fund: In unserem Kleinhirn haben Forscher einen zuvor unbekannten Regler für unseren Appetit entdeckt. Der Schaltkreis sendet ein Signal, das Sattheit anzeigt und die Nahrungsaufnahme beendet. Das Spannende daran: Dieses Kleinhirn-Signal übertönt selbst Hungersignale anderer Appetitzentren im Gehirn und funktioniert auch bei einer Diät. Damit könnten diese Neuronen einen neuen Therapieansatz für Menschen mit mangelnder Appetitkontrolle bieten.

Das Wechselspiel von Hunger und Sättigung basiert auf einem komplexen Zusammenspiel verschiedener Organe, Hormone und neuronaler Schaltkreise. Dabei fragen Sensoren den Blutzuckerspiegel und Energiestatus ab und aktivieren unter anderem das Appetitzentrum im Hypothalamus sowie weitere Hirnareale. Diese steuern unser Hungergefühl, reagieren aber auch auf Signale von Darm und Galle, die Völle und Kaloriennachschub anzeigen.

Das Problem jedoch: Bisher haben Therapien, die an diesen Akteuren unserer Appetitregulation ansetzten, eher enttäuschende Ergebnisse erbracht. Zwar können bestimmte Wirkstoffe den Appetit zügeln und ein Sättigungsgefühl hervorrufen. Meist aber haben sie deutliche Nebenwirkungen oder ihre Wirkung hält nicht auf Dauer an – beispielsweise, weil sich unser Gehirn anpasst. „Wirkstoffe, die am Hypothalamus oder Hinterhirn ansetzen, sind offensichtlich keine guten Helfer gegen Übergewicht“, sagt Seniorautor Nicholas Betley von der University of Pennsylvania.

Unerwarteter Fund im Kleinhirn

Doch nun haben Betley und sein Team einen ganz neuen Akteur im Ensemble der Appetit-Kontrolleure entdeckt. Für ihre Studie hatten sie mittels funktioneller Magnetresonanz-Tomografie (fMRT) untersucht, wie das Gehirn von Patienten mit dem Prader-Willi-Syndrom auf Essensreize reagiert. Bei dieser Krankheit löst ein Gendefekt unstillbaren Hunger ohne Sättigungsgefühl aus. Betley, Erstautor Aloysius Low und ihre Kollegen verglichen die Hirnaktivität dieser Patienten mit der gesunder Kontrollpersonen.

Das Ergebnis: Es zeigten sich wie erwartet Unterschiede – aber überraschenderweise in keinem der schon bekannten Appetitzentren. Die einzige Hirnregion, die bei den Prader-Willi-Patienten deutlich schwächer reagierte, war stattdessen das Kleinhirn. „Das Cerebellum stach förmlich heraus – und wir fragten uns alle: Kann das real sein?“, sagt Betley.

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Um dieser Frage nachzugehen, führten die Wissenschaftler ergänzende Versuche mit Mäusen durch. Bei diesen regten sie verschiedene Teile des Kleinhirns entweder an oder hemmten sie und beobachteten, wie sich dies auf das Fressverhalten der Tiere auswirkte.

Mäuse-Kleinhirn
Orange angefärbt sind die Kerne im Mäuse-Kleinhirn, die als Appetitbremse wirken. © Betley Laboratory

Aktivierung verringert Nahrungsaufnahme drastisch

Und tatsächlich: Wurde eine bestimmte Gruppe von Neuronen im Kleinhirn gehemmt, begannen die Mäuse viel mehr zu fressen als normal. Umgekehrt führte eine Stimulation dieser Kleinhirnkerne dazu, dass die Mäuse 50 bis 75 Prozent weniger Nahrung aufnahmen – und dies unabhängig davon, ob sie zuvor gefastet hatten oder nicht. „Das war so erstaunlich, dass ich erst dachte, da stimmt was nicht“, sagt Betley.

Doch weitere Versuche bestätigten den Effekt: Wurden die vorderen Kleinhirnkerne aktiviert, hörten die Mäuse früher auf zu fressen. Die Häufigkeit ihrer Mahlzeiten änderte sich dadurch zwar nicht, wohl aber die Menge der bei jeder Mahlzeit aufgenommen Futtermenge. Obwohl die Tiere dadurch weniger fraßen als normal, blieb auch das sonst für Diäten typische kompensatorische Mehrfressen aus, wie die Forscher beobachteten.

Interessant auch: Die appetitzügelnde Wirkung war unabhängig davon, ob die Mäuse hochkalorisches Futter mit viel Fett oder Zucker bekamen oder eher kalorienarme Sparkost. „Die Tiere mit der Kleinhirn-Aktivierung passte dann das Volumen des konsumierten Futters so an, dass sie insgesamt immer die gleichen Menge an Kalorien aufnahmen“, berichten Betley und sein Team.

Appetitbremse übertönt selbst Hungersignale

Diese Ergebnisse belegen, dass es im Kleinhirn ein zuvor unerkanntes Zentrum der Appetitregelung gibt, wie die Forscher erklären. Dieses reagiert ihren Analysen zufolge auf Signale aus dem Verdauungstrakt: Sind genügend Nährstoffe aufgenommen, melden Sensoren im Darm dies über den Vagusnerv und das Hinterhirn an die Cerebellumkerne und aktivieren sie. Dies löst ein Sättigungsgefühl aus, das die Nahrungsaufnahme stoppt.

„Die Aktivität dieser Neuronen im Kleinhirn wirkt als Bremse für die Nahrungsaufnahme und die Größe der Mahlzeiten“, erklären Betley und sein Team. Diese Bremse im Kleinhirn wirkt offenbar so stark, dass sie selbst gegenteilige Signale aus dem Hypothalamus übertönt: Wurden bei Mäusen die dortigen Hunger-Neuronen gleichzeitig mit den Kleinhirnkernen aktiviert, fraßen die Tiere trotzdem weiterhin drastisch weniger als normal.

Chance auf neue Therapien

Nach Ansicht der Forscher liefert die Entdeckung der Kleinhirn-Appetitbremse nicht nur neue Erkenntnisse über die komplexen Kontrollmechanismen unserer Appetitregelung, sie könnten auch neue Ansatzstellen für Therapien bieten. So könnte man testen, ob die Stimulation des Kleinhirns über außen am Kopf angelegte Magnetspulen oder leichte elektrische Felder gegen übermäßiges Essen wirkt. (Nature, 2021; doi: 10.1038/s41586-021-04143-5)

Quelle: University of Pennsylvania

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