Wissenschaftliche Hintergründe
zu Hunger und Sättigung


Wie balanciert unser Körper eigentlich die richtige Menge an Ernährung ein? Wie wird man satt? Wie kommt es, dass manche ihr Gewicht leicht halten und andere ständig damit zu kämpfen haben?

Auf diese Fragen kann die Wissenschaft bis heute nur lückenhafte Antworten geben. Hier stellen wir ausgewählte Artikel und Quellen zur Verfügung, damit Sie sich leichter einen Überblick verschaffen können.

 

Die Bedeutung des Magen-Darm-Traktes fürs Sattwerden

Signale aus dem Magen-Darm-Trakt an das Gehirn spielen eine wesentliche Rolle bei der Sättigung. Die Verdauung von Fetten spielt dabei eine besondere Rolle. Bestimmte langkettige Fettsäuren scheinen an der Sättigung hohen Anteil zu haben.

Einen wissenschaftlichen Fachartikel von Professor Dr. Beglinger dazu finden Sie im Folgenden:


Die Bedeutung des Magen−Darm−­Traktes für Hunger und Sättigung

R. E. Steinert, C. Beglinger

Abteilung für Gastroenterologie und Hepatologie, Universitätsspital Basel

Zusammenfassung

Periphere Signale aus dem Magen−Darm−Trakt spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation der Energiebilanz. Spezifische Nahrungsbestandteile stimulieren die Sekretion gastrointestinaler Sättigungshormone im Dünndarm, wie Cholezystokinin, Glukagon−like−Peptide und Peptid YY. Diese Peptide interagieren mit dem Appetitzentrum im Gehirn, verstärken das Sättigungsgefühl und hemmen die Nahrungsaufnahme. Studien zufolge ist die Fettverdauung von zentraler Bedeutung. Dabei stimulieren langkettige Fettsäuren spezifisch die Freisetzung der Sättigungssignale. Umgekehrt hemmt die Blockierung der Fetthydrolyse die Freisetzung der Sättigungssignale und führt zur erhöhten Nahrungsaufnahme.

Das Problem Adipositas gewinnt weltweit an Bedeutung. Welche Rolle spielt der Magen−Darm− Trakt dabei? Diese Frage verlangt eine komplexe Antwort, denn ein voller Magen macht nicht un− bedingt satt und ein leerer Magen nicht automatisch hungrig.

Die Ursachen der Adipositas liegen einerseits in den Genen und der Physiologie, andererseits besitzt der Mensch einen freien Willen und kann selbst entscheiden, was und wie viel er isst.

Das Appetitverhalten unterliegt einer komplexen Regulation; periphere Signale aus dem Magen− Darm−Trakt spielen für die Energiehomöostase eine wichtige Rolle [1, 2].

Es bestehen enge Interaktionen zwischen dem Magen−Darm−Trakt und dem Gehirn sowie mit anderen Organen. Das Gehirn fungiert als Zentrale und integriert sämtliche Signale, die beim Essen ausgesendet werden. Dabei handelt es sich zum einen um Signale, die vom Darm ausgehen und auf das Fettgewebe wirken [2]. Das Fettgewebe hat wiederum hormonale Funktionen, die das Gehirn beeinflussen. Es bestehen aber auch direkte Verbindungen zwischen dem Gastrointestinaltrakt und dem Gehirn.
Wie Signale durch Nahrungseinnahme stimuliert werden und die Gehirnfunktionen in den Sättigungszentren verändern, zeigen 3 Beispiele: Cholezystokinin (CCK): Es gehört zu den am längsten bekannten gastrointestinalen Hormonen und wurde ursprünglich als Regulator der Gallenblasenkontraktion, später als Stimulator der Pankreassekretion beschrieben. Seit 30 Jahren ist bekannt, dass es auch den Appetit modulieren und verändern kann [3, 4].

Glucagon like Peptide 1 (GLP−1) und PYY3±36: Diese beiden Peptide stammen aus dem distalen Dünndarm, werden beim Essen primär durch Kohlenhydrate oder Fettmetabolite freigesetzt und üben verschiedene Funktionen aus. GLP−1 wird heute beispielsweise in der Diabetesbehandlung angewandt. Gleichzeitig wirkt es sich auf die Sättigung und die Nahrungsaufnahme aus [5±8].

Alle 3 Signale regulieren primär einzelne Mahlzeiten, beeinflussen aber nicht die langfristige Energiehomöostase.

Geschmacksrezeptoren im Dünndarm

Sättigungssignale werden entlang des gesamten Magen−Darm− Trakts ausgesendet.
Kephal: Schmackhafte Nahrung löst sofort ein Hungergefühl aus. Klassisch sind in diesem Zusammenhang die konditionierten Pawlowschen Hunde, bei denen bereits das Läuten einer Glocke die Magensaftproduktion und den Appetit stimulierte.

Oral: Im Mund befinden sich Geschmacksrezeptoren für süß, sauer, salzig und bitter. Dieselben Rezeptoren finden sich im gesamten Dünndarm.
Gastrisch: Die Magendehnung spielt bei der Regulierung von Appetit und Sättigung nur eine untergeordnete Rolle. Die Hauptsignale kommen aus dem Dünndarm und können durch die Magendehnung zwar verändert werden. Aber ein voller Magen bedeutet nicht unbedingt Sättigung. Es ist problemlos möglich, das Signal „Magendehnung“ zu überspielen, also weiter zu essen, obwohl der Magen voll ist. Die Magendehnung ist ein mechanisches Signal, während die Dünndarmsignale primär chemischer Natur sind.

Dünndarm: Im Dünndarm befinden sich die wichtigsten Signalaussender des Magen−Darm−Trakts [9,10].
Postabsorptiv: Postabsorptive Signale kommen beispielsweise aus der Leber.

Cholezystokinin – ein physiologisches Sättigungssignal

Spezifische Nahrungsbestandteile, wie Fettsäuren, können Signale induzieren, die den Appetit und das Sättigungsverhalten verändern.
Cholezystokinin beispielsweise liegt in verschiedenen molekularen Formen vor: Im Blut zirkuliert eine Form mit 33 Aminosäuren, während in den Nerven eine kurze Form mit 8 Aminosäuren vorkommt. Diese Moleküle wirken auf 2 Rezeptortypen.

Bereits in den 80er−Jahren wurde beschrieben, dass Probanden nach der Infundierung von CCK weniger essen. Allerdings wurden damals hohe Dosen verwendet, sodass lange darüber debattiert wurde, ob es sich um eine physiologische oder eher um eine pharmakologische Wirkung handelt. Im Jahr 1994 konnte eine holländische Gruppe dokumentieren, dass auch physiologische Dosen CCK zu dieser Reaktion führen. Doch auch diese Studie spiegelte nicht die physiologische Situation wider, weil CCK infundiert worden war.

Um seine Funktion als physiologisches Sättigungssignal zu beweisen, muss CCK erstens nach dem Essen freigesetzt werden und die Freisetzung muss zweitens mit dem Appetit assoziiert sein. Die erste Bedingung wird erfüllt: CCK wird durch Nahrungsaufnahme freigesetzt. Der beste Stimulus ist Fett, genauer gesagt, langkettige Fettsäuren mit mehr als 12 C−Atomen: Nur sie können die CCK−Freisetzung stimulieren [11,12].

Bedeutung der langkettigen Fettsäuren

Wird Fett in den Dünndarm perfundiert, essen die Probanden weniger. Ein vorzeitiges Sättigungsgefühl wird induziert, die Magenentleerung gehemmt. Die gleiche Menge Fett, intravenös verabreicht, hat aber keinen Einfluss auf den Appetit oder das Sättigungsverhalten. Das Signal kann also nur ausgelöst werden, wenn es durch den Magen−Darm−Trakt geht.

Auf biochemischer Ebene geschieht dabei Folgendes: Nach der Fettaufnahme mit der Nahrung werden die Triglyzeride im Dünndarm von der Lipase aufgespalten und es entstehen langkettige freie Fettsäuren. Diese stimulieren endokrine Zellen, die CCK freisetzen. Experimentell kann Orlistat die CCK−Freisetzung blockieren: Perfundiert man es in den Dünndarm, blockiert es die Lipase und damit die Freisetzung freier Fettsäuren ± und ohne deren Anwesenheit wird kein CCK freigesetzt [11,12].

Eine Studie mit gesunden Probanden bestätigt dies: Dabei wurden entweder nur Fett oder Fett zusammen mit Orlistat in den Dünndarm perfundiert. Wie erwartet, erfolgte die CCK−Freisetzung nur nach Gabe von Fett. Unter der Kombination Fett / Orlistat fand keine Freisetzung statt. In einer Folgestudie wurde bestätigt, dass nur langkettige Fettsäuren eine CCK−Freisetzung stimulieren, mittelkettige dagegen nicht [11,12].

Diese Ergebnisse gelten gleichermaßen für PYY: Nur langkettige, nicht aber mittelkettige Fettsäuren stimulieren die PYY−Freisetzung. Die Blockierung der Fetthydrolyse unterdrückt auch die PYY−Freisetzung. Es handelt sich also um eine spezifische Stimulierung der entsprechenden Sättigungssignale über eine be− stimmte Fettsäurenlänge [13].

Ohne Fetthydrolyse keine CCK−Freisetzung

Nach der Perfusion von Fett in den Dünndarm essen Probanden weniger. Diese Hemmung wird aufgehoben, wenn die Fetthydrolyse mit Orlistat blockiert wird: Die Probanden essen dann die gleichen Mengen wie im Kontrollversuch. Im Modell kann also gezeigt werden, dass die Fetthydrolyse für die Stimulation physiologischer Sättigungssignale wichtig ist. Geht man einen Schritt weiter und perfundiert langkettige Fettsäuren, essen die Probanden ebenfalls weniger, während mittelkettige Fettsäuren keinen Einfluss auf die Nahrungsaufnahme haben. Diese Ergebnisse sind assoziiert mit der CCK−Freisetzung im Blut.

Nach Verabreichung eines CCK−Rezeptorblockers essen die Probanden 9% [14] mehr. Das beweist, dass das Signal den Appetit auf physiologische Weise modulieren kann. Auch die anderen beiden Peptide sind dazu in der Lage: GLP−1 hemmt die Nahrungsaufnahme dosisabhängig ± auch bei Patienten mit Typ− 2−Diabetes: Exenatide, ein GLP−1−Analog, ist seit 2006 zur Behandlung des Typ−2−Diabetes auf dem Markt. Es bewirkt eine gewisse Gewichtsabnahme, was erneut für die Appetit modulierenden Eigenschaften des GLP−1 spricht.

Fazit ist: Bei der Spaltung von Fett oder Glukose im Dünndarm werden entweder CCK, GLP−1 oder PYY ins Blut sezerniert, was das Sättigungsgefühl verstärkt und die Nahrungsaufnahme hemmt.

Geschmackssensoren im Dünndarm

GLP−1 wurde bei gesunden Probanden in Kombination mit der Magendehnung untersucht: Die alleinige Verabreichung des Peptids bewirkte eine Verminderung der Nahrungsaufnahme. Die gleichzeitige Gabe eines 400 ml−Eiweißshakes verstärkte die Wirkung von GLP−1 deutlich. Diese Ergebnisse beweisen, dass Signale aus Magen und Darm interagieren. Studien mit Diabetikern zeigen, dass die Verabreichung von GLP−1 zu einem schnellen Sättigungsgefühl führt [2].

PYY aus dem distalen Dünndarm wird primär durch Fette stimuliert. Essen Probanden unterschiedlich große Mahlzeitenportionen, kommt es zu einer dosisabhängigen Freisetzung von PYY ins Blut. Wird PYY infundiert, essen sowohl Übergewichtige als auch Normalgewichtige signifikant weniger. 24−Stunden−Protokolle dokumentieren, dass eine signifikante Reduktion der Kalorienmenge stattfindet. Appetithemmende Effekte sind jedoch nur unter pharmakologischen Bedingungen erzielbar. Es ist daher umstritten, ob PYY ein physiologisches Signal ist oder ob es interaktiv mit anderen Signalen wirkt [6, 7].

Zusammenfassung

Im Zwölffingerdarm kommt es primär zur Freisetzung von CCK, im distalen Teil des Darmes von GLP−1 und PYY. Bei der Nahrungsaufnahme fungiert der Magen als Sammelbecken. Von dort gelangt die Nahrung in kleinen Portionen in den Dünndarm, wo sequenziell verschiedene Signale stimuliert werden: Zuerst CCK, dann GLP−1 und PYY. Es gibt eine Reihe von Signalen, die aus dem Magen−Darm−Trakt freigesetzt werden und den Appetit beeinflussen. In der Darmmukosa befinden sich Zellen mit Geschmackssensoren, die bittere, salzige, süße und saure Substanzen erkennen. Sie können zensieren, welche Stoffe sich im Darmlumen befinden, wandeln das Signal um und informieren das Gehirn über neurale oder humorale Überträgersubstanzen ± und können auf diese Weise die Sättigung und das Appetitverhalten verändern.

Interessenkonflikte

Die Autoren haben keinen Interessenkonflikt.

Literatur

1  Beglinger C, Degen L. Gastrointestinal satiety signals in humans ± physiologic roles for GLP−1 and PYY? Physiol Behav 2006; 89 (4): 460-464

2  Cummings DE, Overduin J. Gastrointestinal regulation of food intake. J Clin Invest 2007; 117 (1): 13-23

3  Beglinger C. Overview. Cholecystokinin and eating. Curr Opin Investig Drugs 2002; 3 (4): 587-588

4  Degen L, Matzinger D, Drewe J et al. The effect of cholecystokinin in controlling appetite and food intake in humans. Peptides 2001; 22 (8): 1265-1269

5  Batterham RL, Bloom SR. The gut peptide YY regulates appetite. Ann N Y Acad Sci 2003; 994: 162-168

6  Batterham RL, Cohen MA, Ellis SM et al. Inhibition of food intake in obese subjects by peptide YY3±36. N Engl J Med 2003; 349 (10): 941-948

7 Batterham RL, Cowley MA, Small CJ et al. Gut hormone PYY(3-36) physiologically inhibits food intake. Nature 2002; 418 (6898): 650-654

8 Degen L, Oesch S, Casanova M et al. Effect of peptide YY3±36 on food intake in humans. Gastroenterology 2005; 129 (5): 1430-1436

9 Rozengurt E, Sternini C. Taste receptor signaling in the mammalian gut. Curr Opin Pharmacol 2007; 7 (6): 557-562

10 Sternini C, Anselmi L, Rozengurt E. Enteroendocrine cells: a site of 1tas− te“ in gastrointestinal chemosensing. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes 2008; 15 (1): 73-78

11 MatzingerD,GutzwillerJP,DreweJetal.Inhibitionoffoodintakeinre− sponse to intestinal lipid is mediated by cholecystokinin in humans. Am J Physiol 1999; 277 (6 Pt 2): R1718-1724

12 Matzinger D, Degen L, Drewe J et al. The role of long chain fatty acids in regulating food intake and cholecystokinin release in humans. Gut 2000; 46 (5): 688-693

13 Degen L, Drewe J, Piccoli F et al. Effect of CCK−1 receptor blockade on ghrelin and PYY secretion in men. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2007; 292 (4): R1391-1399

14 Beglinger C, Degen L, Matzinger D et al. Loxiglumide, a CCK−A receptor antagonist, stimulates calorie intake and hunger feelings in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2001; 280 (4): R1149-1154