Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Wissenschaft und Forschung: Ausgabe 06/2013, 05.06.2013

Fett macht nicht nur dick, sondern auch satt

Angesichts der Indizien für eine kausale Rolle fettreicher Ernährung bei der Entstehung von Übergewicht und Adipositas geht oft vergessen, dass Nahrungsfett durchaus auch einen Sättigungseffekt besitzt. Neue Befunde sprechen dafür, dass die Fettsäurenoxidation in Darmepithelzellen als ein Mechanismus für den Einfluss von Nahrungsfett auf das Essverhalten fungiert.

Prof. Wolfgang Langhans
Leiter Labor für Physiologie und Verhalten, Institut für Lebensmittelwissenschaft, Ernährung und Gesundheit ETH Zürich


Gudrun Schober
Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Labor für Physiologie und Verhalten, Institut für Lebensmittelwissenschaft, Ernährung und Gesundheit ETH Zürich


Das Körpergewicht wird durch das Verhältnis von Energieaufnahme und -abgabe reguliert, welche normalerweise über längere Zeit erstaunlich gut im Gleichgewicht sind. Hauptursache für Übergewicht und Adipositas ist eine über längere Zeit bestehende positive Energiebilanz, die meist durch eine überhöhte Energieaufnahme bedingt ist. Zum Essen verführen in unserer Überflussgesellschaft viele externe Faktoren, die es früher in dieser Form nicht gab. Die physiologischen Sättigungsmechanismen sind demgegenüber häufig zu «schwach», um diesen Versuchungen zu widerstehen. Dadurch pendelt sich das Energiegleichgewicht oft bei einem erhöhten Körpergewicht ein. Die Steuerung des Essverhaltens ist sehr komplex und basiert auf dem Zusammenspiel von physiologischen und psychologischen Faktoren. Signale vom Verdauungstrakt und vom Stoffwechsel gelangen über afferente Nerven oder über das Blut zum Gehirn, wo sie in einem weitverzweigten neuronalen Netzwerk integriert werden. Die Hunger- oder Sättigungswirkung dieser Signale wird durch eine ganze Reihe von psychologischen (zum Beispiel frühere Erfahrungen und darauf basierende Vorlieben oder Abneigungen) und physiologischen Signalen (zum Beispiel Grösse der Energiespeicher, Schwangerschaft und Zyklus bei Frauen) sowie anderen Faktoren (beispielsweise Umgebungstemperatur, körperliche Aktivität) moduliert.

Als physiologisches homöostatisches Hungersignal könnte ein Absinken des Blutglukosespiegels wirken. Auch das im Magen produzierte Peptid Ghrelin wird als mögliches «Hungerhormon» diskutiert. Wirklicher Hunger ist in unserer Überflussgesellschaft jedoch eher selten. Die Freude am Essen beziehungsweise der zu erwartende Genuss ist deshalb meist der wichtigste Auslöser des Essens, der oft auch ernährungsphysiologisches Wissen oder Gesundheitsaspekte überspielt. Als physiologische Sättigungssignale fungieren die mit der Magenfüllung einhergehende Magendehnung, die Freisetzung von sättigend wirkenden intestinalen Hormonen sowie die infolge der Mahlzeit zunehmende Verstoffwechselung energieliefernder Substrate. Dabei metabolisiert der Körper soweit verfügbar zuerst Proteine, dann Kohlenhydrate und erst zuletzt Fette. Deshalb und wegen der Bedeutung der Magendehnung für die Sättigung nehmen Menschen beim Verzehr von energiedichten (das heisst im Allgemeinen fettreichen) Speisen meist mehr Energie auf als beim Verzehr von Speisen mit geringer Energiedichte. Hinzu kommt, dass Fett ein wichtiger Geschmacksträger ist, sodass fetthaltige Lebensmittel oft besser schmecken als energiereduzierte «Light-Produkte». Ausserdem haben wir von Natur aus die Tendenz, energiedichte Nahrung zu bevorzugen, was im Verlauf der Evolution sicher das Überleben begünstigte. Eine fettreiche Ernährung ist zweifellos an der Entstehung von Übergewicht beteiligt. Trotzdem macht fettreiche Ernährung alleine natürlich nicht dick, solange der Mensch damit nicht mehr Energie aufnimmt, als der Körper verbraucht.
Angesichts dieser Fakten wird häufig vergessen, dass Nahrungsfett durchaus auch einen Sättigungseffekt hat. Mehrere Mechanismen registrieren die Anwesenheit von Fett im Verdauungstrakt und beeinflussen das Essverhalten. Beispielsweise binden sich Fettsäuren unterschiedlicher Kettenlänge an eine ganze Reihe von Rezeptoren auf der Oberfläche von hormonproduzierenden (= enteroendokrinen) Zellen in der Darmwand. Diese Fettsäuren stimulieren so die Freisetzung von intestinalen Hormonen, von denen viele einen Sättigungseffekt besitzen. Wir fanden kürzlich Hinweise auf einen weiteren Mechanismus, der auf der Oxidation von Fettsäuren in Darmepithelzellen (Enterozyten) basiert. Die periphere Fettsäurenoxidation wird seit fast dreissig Jahren mit der Steuerung der Nahrungsaufnahme in Verbindung gebracht. Die bisher vorherrschende Meinung war, dass die Oxidation von Fettsäuren in der Leber ein Signal generiert, welches von vagalen Afferenzen ans Gehirn übermittelt wird. In den letzten Jahren hat die Wissenschaft diese Hypothese jedoch widerlegt. In-vivo an Labortieren und in-vitro an humanen intestinalen Zellkulturen erhobene Befunde sprechen vielmehr dafür, dass Enterozyten als Sensoren für die Fettsäurenoxidation fungieren, welche das Nahrungsfett an die Steuerung der Nahrungsaufnahme koppeln:
Die pharmakologische Hemmung des Enzyms Acyl CoA: Diacylglycerinacyltransferase-1 (DGAT-1), welches insbesondere in Darmepithelzellen exprimiert wird und dort den letzten Schritt der Triglyceridsynthese katalysiert, führte bei fettreich, nicht jedoch bei fettarm gefütterten Ratten zu einer Reduktion der Futteraufnahme. Dies war begleitet von einer Reduktion
des respiratorischen Quotienten, was eine Erhöhung der Fettsäurenoxidation im gesamten Körper widerspiegelt. Die parallel dazu induzierten Veränderungen der Blutkonzentrationen von wichtigen Metaboliten des Fettstoffwechsels passen zu einer Verschiebung des Stoffwechsels von der Triglyceridsynthese zur Fettsäurenoxidation und Ketogenese. Weitere Untersuchungen, die darauf abzielten, die beobachteten Stoffwechseleffekte im Körper zu lokalisieren, zeigten, dass eine Hemmung von DGAT-1 in gängigen Zellkulturmodellen von humanen Enterozyten eine substanzielle Steigerung der Fettsäurenoxidation induzierte. Ferner fanden wir in-vivo bei fettreich gefütterten Ratten nach Hemmung von DGAT-1 eine deutlich erhöhte Expression von Enzymen der Fettsäurenoxidation und der Ketogenese im Darm, insbesondere im Jejunum, jedoch nicht in der Leber. Die Applikation eines PPARα-Agonisten führte zu analogen Befunden. Das heisst, auch diese Substanz führte zu einer Stimulierung der intestinalen Fettsäurenoxidation und Ketogenese und zu einer Hemmung des Verzehrs. Alle diese Befunde sprechen dafür, dass Enterozyten die aus den Nahrungsfetten anfallenden Fettsäuren über die intrazelluläre Oxidation registrieren und die Nahrungsaufnahme über afferente Nervensignale vom Darm zum Gehirn steuern. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die chemische Überträgersubstanz zwischen den Enterozyten und den vermutlich primär vagalen Afferenzen zu identifizieren und die Spezifizität sowie die physiologische Bedeutung dieses neuen Mechanismus zu klären.
Andere Mechanismen, die Fett im Verdauungstrakt erkennen, liefern dem Gehirn primär qualitative Informationen zur Nahrungszusammensetzung, das heisst, sie detektieren die Anwesenheit von energieliefernden Nährstoffen und bereiten den Organismus auf die bevorstehende Ankunft und Verarbeitung dieser Nährstoffe vor, aber sie kodieren nicht direkt den Energiegehalt der Mahlzeit. Ein zusätzlicher Mechanismus zum Aufspüren von Nahrungsfett über die Oxidation von Fettsäuren könnte demnach ein direkteres und zuverlässigeres Mass für die vom aufgenommenen Fett zu erwartende Energieausbeute liefern. Enterozyten sind für eine solche Funktion in einer idealen Position, weil sie grösseren mahlzeitinduzierten Schwankungen in der Verfügbarkeit von Fett ausgesetzt sind als Zellen in irgendeinem anderen Organ. Zudem «sehen» die Enterozyten aufgenommenes Fett früher als der Rest des Körpers, weil das mit der Nahrung aufgenommene Fett grösstenteils in Form von Chylomikronen über die intestinale Lymphe aus dem Darm abtransportiert wird und die übrigen Gewebe erst mit deutlicher Verzögerung erreicht. Die Erkennung von Nahrungsfettenergie durch Enterozyten erlaubt somit die umfassende energetische Beurteilung einer aufgenommenen Mahlzeit, was für das periphere Registrieren von Fett bei der Steuerung der Nahrungsaufnahme sehr attraktiv erscheint. ¡
Weitere Informationen:
www.fpb.ethz.ch
Dieser Artikel ist der vierte von zehn Beiträgen, welche die Forschungsgruppen am Institut für Lebensmittel, Ernährung und Gesundheit der ETHZ vorstellen.