Identifiziert die Verbindung zwischen Leber und Gehirn als Schlüsselfaktor bei der Steuerung von zirkadianen Essgewohnheiten und Fettleibigkeit

Die Studie unterstreicht die Rolle des Vagusnervs in der Leber bei der Regulierung des Nahrungsaufnahmerhythmus und bietet neue Perspektiven für mögliche Behandlungen von Fettleibigkeit.

Eine im Fachmagazin Science veröffentlichte Studie ergab, dass die Kommunikation zwischen dem Lebernerv (HVAN) und dem Gehirn das zirkadiane Essverhalten beeinflusst. Bei Mäusen korrigierte die chirurgische Entfernung des HVAN veränderte Essrhythmen und reduzierte die Gewichtszunahme während einer fettreichen Ernährung. Dies deutet darauf hin, dass HVAN ein Angriffspunkt im Kampf gegen Fettleibigkeit sein könnte.

Zirkadiane Rhythmen sind 24-Stunden-Zyklen, die körperliche, geistige und Verhaltensänderungen bei Tieren regulieren und in der Regel mit den Zyklen von Licht und Dunkelheit synchronisiert sind. Obwohl diese Rhythmen normalerweise stabil sind, können sie durch Verhaltensänderungen oder Lichteinwirkung gestört werden, wie im Fall von Jetlag oder Nachtschichtarbeit, was zu einer Desynchronisation der Organsysteme führt.

Der Nucleus suprachiasmaticus (SCN) dient als zentrale circadiane Uhr und nutzt Lichtsignale, um Rückkopplungsschleifen (TTFLs) der molekularen Uhrgene zu etablieren. Neuere Forschungen legen nahe, dass fast alle somatischen Zellen auch ihre eigenen TTFLs aufrechterhalten, die dazu beitragen, den circadianen Rhythmus mit anderen Prozessen wie der Nahrungsaufnahme in Einklang zu bringen.

Die Synchronisation zwischen dem SCN und nährstoffgesteuerten Leberrhythmen ist wichtig für die Aufrechterhaltung des Stoffwechselgleichgewichts bei Umweltveränderungen. Studien an Nagetieren und Menschen deuten darauf hin, dass eine Desynchronisation dieser Systeme gesundheitsschädlich ist und das Risiko und die Schwere von Stoffwechselerkrankungen wie Fettleibigkeit und Diabetes erhöht. Die genauen Mechanismen und Signale, die diese Interaktionen steuern, sind jedoch noch unklar.

Die Studie untersucht die Mechanismen der zirkadianen Kommunikation zwischen Leber und Gehirn durch die Deletion der Kernrezeptoren REV-ERBα/β bei Mäusen.

Diese Rezeptoren wurden bereits als Schlüsselelemente der chronometabolischen Homöostase identifiziert. Ihre Entfernung führt zu einer Desynchronisation.

Im Gegensatz zu früheren Studien auf diesem Gebiet verwendeten die Wissenschaftler Injektionen von Adenoviren, die in der Lage sind, REV-ERB über die Schwanzvene zu entfernen. Dies verschaffte der Studie den einzigartigen Vorteil, die biologische Uhr lokal (statt systemisch) zu stören.

Die Methodik ermöglichte es uns, die Asynchronität zwischen Leber und Gehirn zu beobachten und zu manipulieren, während andere Organsysteme unverändert blieben, wodurch Hintergrundrauschen und Störfaktoren deutlich reduziert wurden.

An drei verschiedenen Gruppen erwachsener Labormäuse wurden chirurgische und experimentelle Eingriffe durchgeführt.

Die Studie untersuchte auch die Rolle des Vagusnervs (HV) bei der Signalübertragung an das Gehirn und der Gewichtsregulierung. Obwohl bereits bekannt war, dass der HV Stoffwechseldaten von der Leber an das Gehirn überträgt, blieb seine genaue Rolle bei der zirkadianen Kommunikation und den Essrhythmen spekulativ.

Die Studie hebt hervor, dass die Rhythmen der Nahrungsaufnahme als Zeitgeber (ein externes Signal, das biologische Rhythmen synchronisiert) für die zirkadiane Modulation in der Leber fungieren, ähnlich wie Licht- und Dunkelzyklen die SCN-Rhythmen im Körper steuern.

In Gen-Silencing-Mausmodellen störte die Deletion der REV-ERBα- und REV-ERBβ-Rezeptoren den Fressrhythmus, ohne die SCN-gesteuerten Zyklen zu beeinträchtigen.

Die Ablation aktivierte die für das chronometabolische Gleichgewicht verantwortlichen Gene Arntl und Per2. Dies führte zu veränderten Essrhythmen und vermehrter Nahrungsaufnahme bei Tageslicht, was letztlich zu einer signifikanten Gewichtszunahme führte. Interessanterweise hob die Durchtrennung des afferenten Vagusnervs der Leber (HVAN) diese Effekte auf, reduzierte die Nahrungsaufnahme und führte zu Gewichtsverlust.

Dies unterstreicht die wichtige Rolle von HV bei der Signalisierung von Fütterungsrhythmen, wobei parallele Studien gegenteilige Ergebnisse zeigten: Die Aktivierung von Darmafferenzen beim Menschen führte zu Gewichtsverlust, was die Komplexität der Darm-Hirn-Interaktionen bei der Stoffwechselregulierung unterstreicht.

In der Studie wurden Mausmodelle verwendet, um die Mechanismen zu identifizieren, die der chronometabolischen Homöostase und Störungen des Fütterungsrhythmus zugrunde liegen.

Die Ergebnisse zeigten, dass HV als Kommunikationsknotenpunkt fungiert und Signale über Veränderungen im Essrhythmus, die über die Kernrezeptoren REV-ERBα/β erkannt werden, an das Gehirn übermittelt. Diese Signale führen zu einer erhöhten Nahrungsaufnahme während der Tagesstunden und einer signifikanten Gewichtszunahme.

Durch die Entfernung von HV wurden diese Effekte eliminiert, was es zu einem potenziellen Ziel für zukünftige Studien zur Gewichtsabnahme macht.