Essen fürs Gehirn? Interview mit Neurobiologe und Anatom Prof. Dr. Marco Koch

Wie wird unser Essverhalten im Gehirn geregelt?

Die Steuerung unseres Essverhaltens ist sehr komplex und umfasst zahlreiche Hirnregionen. Regelkreise verbinden diese Regionen miteinander und sorgen dafür, dass sie sich gegenseitig abstimmen. Einige dieser Regelkreise verstehen wir mit ihren Aufgaben schon ganz gut, andere sind noch Gegenstand aktueller Forschungen.

Über diese Regionen kommuniziert das Gehirn mit anderen Organen unseres Körpers wie Bauchspeicheldrüse, Leber oder Magen. Es ist über den aktuellen Stand unserer Energiereserven im Fettgewebe, die Stoffwechselprozesse in der Leber oder den Füllzustand unseres Magens immer informiert.

Der Hypothalamus, ein Abschnitt des Zwischenhirns, ist so eine Steuerungsregion. Dort sitzen Nervenzellen, die bei leerem Magen und sinkenden Energiereserven Hungergefühl auslösen. Ein Signal für die Aktivierung dieser Hungerneurone kommt z. B. aus dem Magen: ist er leer, setzt er das Hormon Ghrelin in die Blutbahn frei. Ghrelin dockt dann im Hypothalamus an die Hungerneurone an und aktiviert diese, mit der Folge, dass wir hungrig werden.

Nach der Mahlzeit erfolgt über den Botenstoff Leptin die Rückmeldung aus unseren Fettzellen, dass die Energiereserven wieder aufgefüllt wurden und wir nun aufhören können zu essen. Leider liegt bei vielen stark übergewichtigen Menschen dort ein Problem vor: das von den Fettzellen gebildete Hormon Leptin kann die Sättigungsneurone im Hypothalamus nicht mehr aktivieren, das Sättigungsgefühl setzt später oder gar nicht mehr ein. Man isst immer größere Portionen und nimmt ständig weiter zu – ein Teufelskreis entsteht.

 

Die Neurobiologie umweltbedingter Stoffwechselerkrankungen ist eines seiner Spezialgebiete, mit dem Prof. Dr. Marco Koch sich hervorragend zum Profilschwerpunkt Environmental Health Sciences der Augsburger Medizin-Fakultät fügt. Katharina Rowedder

Beeinflussen Nahrungsbestandteile wie Fette und Zucker die Arbeit unserer Nervenzellen?

Unser Gehirn ist das übergeordnete Stoffwechselorgan unseres Körpers. Wie jede andere Zelle in unserem Körper benötigen Nervenzellen Energie, die sie aus der Nahrung beziehen. Bestimmte Zellen helfen ihnen, Nahrungsbestandteile schnell und effizient aufzunehmen, sie heißen Gliazellen.

Bestimmte Nervenzellen messen den Gehalt an Glukose und Fettsäuren in unserem Blutkreislauf und passen ihre Aktivität daraufhin gezielt an. Das ist, neben der hormonellen Kontrolle unseres Essverhaltens, wichtig, um Stoffwechselvorgänge in Bauchspeicheldrüse, Leber und dem Magen-Darm-Trakt zentral überwachen und nachjustieren zu können. Das Gehirn steht mit den peripheren Organen in ständigem Austausch.

Wird ständig zu viel Energie in Form von Zucker und Fett aufgenommen, können im Körper Schäden entstehen. Wir vermuten, dass starkes Übergewicht möglicherweise auf Dauer zu krankhaften Veränderungen auch im Gehirn führen kann.
Die Regelkreise in unserem Gehirn sind im Lauf der Evolution darauf ausgelegt worden, energiereiche Lebensmittel zu bevorzugen. Nahrung war knapp und häufig nur mit großem körperlichem Aufwand zu organisieren, die Beschaffung von Nahrung stellte einen selektiven Druck dar.

Heutzutage steht extrem energiereiche Nahrung mit einem enorm hohen Zucker- und Fettgehalt in vielen Ländern günstig und einfach zur Verfügung. Unsere Regelkreise im Gehirn sind an diese Situation jedoch nicht angepasst.

Wie beeinflussen andere Faktoren (Pestizide, künstliche Nahrungszusätze wie Geschmacksverstärker oder Zuckerersatzstoffe) die Arbeit unserer Nervenzellen?

Künstliche Nahrungsbestandteile sind evolutionär nicht vorgesehen. Normaler Kristallzucker aktiviert unser Belohnungssystem. Zuckerersatzstoffe tun dies nicht, obwohl sie teilweise bis zu 500-mal süßer schmecken als Kristallzucker. Wichtige Feedback-Reaktionen nach einer Mahlzeit, wie z.B. das Einsetzen des Sättigungsgefühls, können dadurch gestört werden.

Wie Geschmacksverstärker auf die Regelkreise im Gehirn wirken, ist bislang nicht klar. Auch was die Auswirkungen von Nebenprodukten und Schadstoffen der modernen Lebensmittelindustrie auf unsere Regelkreise im Gehirn angeht, steht die Forschung noch ganz am Anfang. So treten beispielsweise bei der Verarbeitung von Palmöl potenziell schädliche Nebenprodukte auf, Substanzen deren Wirkung im menschlichen Körper bislang wenig untersucht wurden.

Auch das Wetter scheint unser Essverhalten zu beeinflussen ...

Im Hochsommer essen wir oft deutlich weniger. Der Grund, warum wir gerade an sehr heißen Sommertagen in der Regel kleinere Portionen essen oder sogar manche Mahlzeiten komplett auslassen scheint darin zu liegen, dass Sättigungsneurone im Hypothalamus Hitzesensoren besitzen, die sowohl bei Fieber aktiviert werden, als auch bei sehr hohen Außentemperaturen.

 

Natürliche, nicht industriell hergestellte Lebensmittel mit wenig zugesetztem Zucker, raffinierten Fetten oder Geschmacksverstärkern sind gesund für den Körper und den Geist. by Unsplash / D. Vazquez

Woran forschen Sie in diesem Zusammenhang?

Gesichert scheint, dass neben den Nervenzellen eben auch Gliazellen in der Überwachung des Stoffwechsels und der Steuerung unseres Essverhaltens eine Rolle spielen.

Gliazellen unterscheiden sich in Struktur und Form von Nervenzellen, den Neuronen. Im Gehirn gibt es größere Gliazellen wie die Astrozyten, die eine sternförmige Struktur besitzen, oder aber die kleinen Mikrogliazellen, die im Gehirn als Abwehrzellen funktionieren und bei Schädigungen aktiviert werden. Früher wurde Gliazellen nur eine Füllfunktion zugeschrieben, Glia stammt aus dem Griechischen und heißt Leim. Heute weiß man, dass sie bei etlichen physiologischen Prozessen, eben auch der Kontrolle des Essverhaltens, eine wichtige Aufgabe haben.

Bei starkem Übergewicht scheinen Gliazellen im Gehirn lokale Schädigungen auszulösen. In unserer Forschung prüfen wir, ob dauerhaftes Übergewicht neurodegenerative Erkrankungen wie Demenz oder auch das Entstehen von Hirntumoren begünstigen kann, und welche Rolle die Gliazellen bei diesen pathologischen Prozessen im Gehirn spielen.

Wird Übergewicht abgebaut, bilden sich die entzündungsähnlichen Reaktionen übrigens wieder zurück. Neben verbessertem Fettstoffwechsel und Blutzuckerspiegel verbessern sich auch depressive Verstimmungen. Sicherlich ist das als Antwort unseres Gehirns auf die reduzierte Anzahl an Kalorien zu verstehen.

Wie soll man sich ernähren, um möglichst leistungsfähig im geistigen Bereich zu sein?

Ständiges Essen von modernen, künstlich hergestellten Nahrungsmitteln mit einer sehr hohen Energiedichte, gepaart mit mangelnder Bewegung, sind als ursächlich für eine Abnahme der Leistungsfähigkeit bei chronisch krankhaftem Übergewicht anzusehen. Natürliche und schadstofffreie Nahrungsquellen sind der geistigen Fitness förderlich. Darüber hinaus sind unsere Regelkreise wunderbar an Fastenzeiten und auch an viel Bewegung angepasst.

Aufnahme aus dem Hypothalamaus: hier leuchten die Hungerneurone blau, die Gliazellen grün. Marco Koch

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Anatomie und Zellbiologie
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