Molekulare Jagd nach dem Hormon, das unseren Appetit beeinflusst

1. Februar 2017, 07:00
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Der Botenstoff MCH spielt eine wichtige Rolle im Energiestoffwechsel und bei der Appetitregulation. Forscher wollen ihn medizinisch nutzbar machen

Wien – Die Spur führte über den Lachs: In den Fischen stießen Forscher erstmals auf das Melanin-konzentrierende Hormon (MCH). Es kann die Fischhaut aufhellen, wodurch die Tiere besser an ihre Umgebung angepasst sind. Bei Menschen und anderen Wirbeltieren ändert das Hormon nichts an der Hautpigmentierung. Stattdessen motiviert es sie zur Nahrungsaufnahme und ist daher wichtig für den Energieverbrauch. MCH hängt wahrscheinlich auch mit Krankheiten wie Diabetes, Darmentzündungen und sogar Depressionen zusammen.

Bei seiner Wirkungsweise spielen die beiden Rezeptoren, an die das Hormon bindet, eine wesentliche Rolle. Doch wo genau sind diese Proteine im Organismus aufzufinden? Um diese wichtige Frage aufzuklären, haben sich Wissenschafter der Med-Uni Wien, der Fachhochschule Wiener Neustadt sowie des Ludwig-Boltzmann-Instituts für angewandte Diagnostik zu einer Kooperation zusammengeschlossen. Das Mittel der Wahl: bildgebende Verfahren.

"Unsere Technologie ist die Positronen-Emissions-Tomografie, kurz Pet. Im Gegensatz zur Computertomografie stellt sie keine anatomischen Merkmale dar, sondern physiologische Prozesse und auch Rezeptoren", sagt Cécile Philippe von der Med-Uni Wien, die sich bereits in ihrer Diplomarbeit und Dissertation mit dem MCH-Rezeptor 1 befasst hat.

Markierte Rezeptoren

Um Rezeptoren im Körper sichtbar zu machen, werden diese mit einem sogenannten Tracer markiert, der radioaktive Isotope enthält. "Dabei arbeiten wir mit so minimalen Stoffmengen, dass dadurch kein physiologischer Effekt ausgelöst wird – die Geräte sind so sensibel, dass sie Strahlung in geringsten Dosen messen", sagt die Radiopharmazeutin.

Konkret markierten die Forscher zwei Modellsubstanzen mit radioaktivem Kohlenstoff 11C beziehungsweise Fluor 18F. "Das Kohlenstoffisotop hat eine kurze Halbwertszeit von 20 Minuten. Diese ist beim Fluorisotop mit 110 Minuten ein bisschen länger, und somit hat man etwas mehr Spielraum. Je kürzer die Halbwertszeit, desto schneller müssen die Tests ablaufen", so Philippe.

Einfluss auf das Gewicht

Längere Halbwertszeiten spielen in der Forschung eine Rolle, weniger bei einer angestrebten Therapie: "Bei Standardanwendungen liegt ein Patient 20 Minuten unter dem Scanner", sagt Markus Mitterhauser, Direktor des Ludwig-Boltzmann-Instituts für angewandte Diagnostik. Länger sollte das bei den MCH-Rezeptor-Tracern, die die Gruppe nun weltweit erstmals für die Pet-Technologie entwickelt hat, nicht dauern.

Aus früheren Forschungen ist bereits bekannt, dass Lebewesen, die sehr viel MCH aufweisen, mehr fressen. Sobald der Rezeptor aber von einem anderen Stoff blockiert und für das Hormon unzugänglich wird, verlieren sie Gewicht. "Es wird diskutiert, ob der Rezeptor bei Diabetes eine Rolle spielt, bei Übergewicht generell, aber auch beim Schlaf-Wach-Rhythmus, bei Alkoholkonsum und Depressionen. Er ist mannigfaltig involviert", sagt Philippe.

Dies liege mitunter daran, dass Menschen nicht nur essen, wenn sie Hunger haben, sondern auch aus sozialem und konditioniertem Verhalten heraus, sagt Markus Zeilinger von der FH Wiener Neustadt. "Wir essen teilweise auch, weil wir uns belohnen wollen oder wenn wir depressiv sind. Und in Teilen des Gehirns wie etwa dem Belohnungszentrum ist der MCH-Rezeptor präsent. Vielleicht können wir die Stoffwechselwege besser verstehen lernen, indem wir sie in einem gesunden Organismus und bei diversen Erkrankungen visualisieren."

Forschung am lebenden Organismus

Für das laufende Forschungsprojekt wertet Zeilinger vor allem die Bilddaten mathematisch aus und beschäftigt sich mit der Medizinstatistik. Besonders viele Rezeptoren kommen im Hypothalamus – zentral im Gehirn – vor, wo sich auch das appetitregulierende Zentrum befindet. Auch in der Zunge lassen sie sich nachweisen.

Das Auftreten in der Bauchspeicheldrüse und im Darm deutet darauf hin, dass der MCH-Rezeptor mit Diabetes und entzündlichen Darmerkrankungen in Zusammenhang steht. Hier birgt das bildgebende Verfahren eine große Chance. "Wir haben mit der Pet-Methode die Möglichkeit, die Rezeptormenge genau zu quantifizieren", sagt Mitterhauser.

Dies geschieht, ohne den Modellorganismen – in diesem Fall Ratten – Gewebe zu entnehmen oder sie zu töten. Mitterhauser: "Wenn wir eine Biopsie machen würden, wüssten wir ja nicht, inwiefern wir auf das System Einfluss nehmen. Auf diese Weise lernen wir auch viel über die Physiologie der Tiere."

Darüber hinaus entwickelten die Forscher Modelle der Blut-Hirn-Schranke, um im Vorfeld abzuschätzen, ob die Tracer diese Barriere im lebenden Organismus passieren können, sagt Medizintechniker Zeilinger: "Das ist für uns sehr wichtig zu wissen, denn wenn wir im Scan im Bereich des Hirns ein schwarzes Loch sehen, kann das bedeuten, dass es den Rezeptor dort nicht gibt." Doch davon ist nach heutigem Forschungsstand nicht auszugehen.

Problematische Ablagerung

Die zweite Möglichkeit: Ein Tracer ist nicht an den Schutzmechanismen der Blut-Hirn-Schranke vorbeigekommen. Selbst wenn so nur ein Teil des Markers ins Gehirn gelangt, würde dies die Messergebnisse beeinflussen und auf eine falsche Rezeptormenge schließen lassen. Durch Imitation des Mechanismus kann dieses Risiko verringert werden.

Bis die Tracer auch beim Menschen zur Anwendung kommen, wird es noch einige Jahre dauern. Bis dahin hoffen die Forscher, weitere Stoffwechselwege und Nebenwirkungen zu kennen. Philippe: "Wir haben gesehen, dass sich die Tracer besonders stark im Ventrikelsystem des Gehirns anlagern." In diesen Hohlräumen befindet sich die Hirnflüssigkeit.

Wenn nun zum Beispiel Wirkstoffe eingesetzt würden, die den Appetit eindämmen sollen, indem sie die Rezeptoren in den Ventrikeln blockieren, könnte das problematisch werden: Der Hirndruck würde zunehmen. "Das sind Dinge, die man in Betracht ziehen muss, wenn man ein Medikament entwickeln will." (Julia Sica, 1.2.2017)

  • Menschen essen auch aus sozialem Verhalten oder aus Kummer heraus. Mitverantwortlich dürfte das Hormon MCH sein, das auch mit Erkrankungen in Verbindung steht.
    foto: istock

    Menschen essen auch aus sozialem Verhalten oder aus Kummer heraus. Mitverantwortlich dürfte das Hormon MCH sein, das auch mit Erkrankungen in Verbindung steht.

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