Forscher der Universität von São Paulo (USP) in Brasilien haben entdeckt, dass Wachstumshormon (GH), das die Skelettreifung und das lineare Knochenwachstum stimuliert und hilft, Gewebe und Organe während des gesamten Lebens zu erhalten, wirkt auch direkt auf das Gehirn, um Energie zu sparen, wenn der Körper an Gewicht verliert.
Ein Artikel über die Entdeckung wurde gerade in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht. „Wachstumshormon ist seit Jahrzehnten bekannt, aber unsere Entdeckung zeigt, dass es viel mehr tut, als gedacht wurde“, sagte José Donato Junior (https://bv.fapesp.br/en/pesquisador/64998/jose-donato-junior), Professor an der Universität von São Paulo Biomedical Science Institute (ICB-USP) und einer der Autoren des Papiers.
„GH-Rezeptoren kommen in großen Mengen in Muskeln und Gewebe, in der Leber und in Organen vor, die direkt am Wachstumsstoffwechsel beteiligt sind, aber wir haben festgestellt, dass das Gehirn auch voller GH-Rezeptoren ist. Das ist völlig neu „, sagte Donato.
„Wir fanden auch heraus, dass GH im Gehirn nicht nur am Wachstumsstoffwechsel beteiligt ist, sondern vor allem die Stoffwechselreaktionen beeinflusst, die Energie sparen, wenn wir hungrig oder auf Diät sind. Diese Entdeckung, die auch für die Wissenschaft neu ist, hat wichtige Auswirkungen auf das Verständnis, warum es so schwer ist, Gewicht zu verlieren.Die Studie war Teil des thematischen Projekts „Die Rolle des Wachstumshormons im Gehirn: Relevanz für neuronale Funktionen und bei Krankheiten“, unterstützt von der São Paulo Research Foundation – FAPESP. Neben Forschern, die mit ICB-USP verbunden sind, umfasste die Gruppe auch Wissenschaftler der Ribeirão Preto Medical School (FMRP-USP) der Universität São Paulo, der argentinischen La Plata National University (UNLP) und der Ohio University in den Vereinigten Staaten.
„Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler zu verstehen, warum es so schwierig ist, das nach den Opfern einer erfolgreichen Diät erreichte Gewicht zu halten und warum es so einfach ist, das verlorene Gewicht wiederzugewinnen. Leptin wurde bisher als das Haupthormon angesehen, das Energie spart, wenn wir hungrig sind „, sagte Donato.Es ist bekannt, dass der Leptinspiegel im Blutkreislauf als Reaktion auf Gewichtsverlust sinkt, erklärt er, aber dieses Wissen hat nie zur Schaffung einer erfolgreichen Diät oder Therapie mit Leptin geführt, die es den Probanden ermöglichen könnte, Gewicht zu verlieren und es nicht bald danach wiederzugewinnen.
„Der Prozess der Gewichtsabnahme beinhaltet offensichtlich mehrere Stoffwechselprozesse und mehrere Hormone neben Leptin. Hier kommt GH ins Spiel. Wir fanden heraus, dass GH als Reaktion auf Gewichtsverlust ähnlich wie Leptin auf das Gehirn wirkt. Während der Leptinspiegel jedoch sinkt, geschieht das Gegenteil mit GH. Gewichtsverlust löst einen Anstieg der Blutspiegel von GH aus „, sagte Donato.
„In dem kürzlich veröffentlichten Artikel zeigen wir, dass die zentrale Wachstumshormonsignalisierung auch neuroendokrine Anpassungen während des Nahrungsentzugs fördert.“
GH-Rezeptoren im Gehirn befinden sich im Hypothalamus, dem höchsten Zentrum des autonomen Nervensystems. Impulse aus dem Hypothalamus beeinflussen die Zellen des neurovegetativen Systems und regulieren unter anderem das glatte Muskelgewebe im Darm und in den Blutgefäßen, im Herzmuskel, in allen Drüsen und in den Nieren.Die Forscher fanden heraus, dass GH-Rezeptoren im Hypothalamus spezifisch eine kleine Population von Neuronen namens AgRP aktivieren, die für Agouti-related Protein steht. AgRP-Neuronen wiederum erhöhen die Produktion von AgRP, was den Appetit erhöht und den Energiestoffwechsel und -verbrauch verringert.
„AgRP ist einer der stärksten Appetitanreger. Es ist neugierig zu sehen, wie eine kleine Anzahl von AgRP-Neuronen, nur ein paar Tausend von den Milliarden von Neuronen im Hypothalamus, eine so wichtige Rolle spielen kann „, sagte Donato.Um eine detaillierte Studie über den Einfluss der GH-Signalisierung auf AgRP-Neuronen durchzuführen, züchteten die Wissenschaftler von USP und Kollegen gentechnisch veränderte Mäuse mit AgRP-spezifischer GH-Rezeptorablation (genannt AgRP GHR Knockout Mäuse). Ihre Experimente verwendeten auch eine Kontrollgruppe aus Wildtyp-Mäusen, die nicht genetisch verändert wurden.In verschiedenen Experimenten maßen die Forscher den Ganzkörper-Energieverbrauch in den beiden Gruppen von Mäusen, wenn sie einer Diät mit 60% iger Nahrungsbeschränkung unterzogen wurden. Ihr Ziel war es festzustellen, ob ein Mangel an adaptiver Reaktion auf das resultierende Energiedefizit einen signifikanten Einfluss auf die Energiebilanz haben würde.Sie fanden heraus, dass die Kontrollmäuse den Energieverbrauch während der Nahrungsbeschränkung verringerten, was mit den adaptiven Reaktionen übereinstimmt, die in dieser Situation Energie sparen.
Der Energieverbrauch der AgRP-GHRP-Mäuse während der Nahrungsrestriktion nahm signifikant weniger ab, was darauf hindeutet, dass sie nicht so effizient Energie sparen wie die Kontrollmäuse.Infolgedessen zeigten die AgRP-GHRP-Mäuse eine höhere Gewichtsverlustrate, die hauptsächlich auf eine verringerte Fettmasse (Energiereserven), aber auch auf einen Verlust an magerer Masse (lebenswichtige Organe, Knochen, Muskeln, Bänder, Sehnen und Körperflüssigkeiten) zurückzuführen war.“Mit anderen Worten, wir haben entdeckt, dass Gewichtsverlust einen Anstieg des Hypothalamus-GH-Spiegels auslöst, der die AgRP-Neuronen aktiviert, den Gewichtsverlust erschwert und das Hungergefühl verstärkt. Das ist genau die gleiche Funktion, die Leptin erfüllt „, sagte Donato.Die Energieeinsparung sei für den Organismus so wichtig, fügte er hinzu, dass die Evolution den Menschen mit zwei Energieeinsparungsmechanismen ausgestattet habe, von denen einer durch Leptin und der andere durch GH aktiviert werde.
„Einer fungiert als Backup für den anderen. Dies ist der Grund, warum Gewichtsverlust Behandlungen, die ausschließlich auf Leptin basieren, nicht funktionieren. Der GH-Mechanismus muss gleichzeitig behandelt werden „, sagte Donato.