Warum führt Stress zu Gewichtszunahme? Studie wirft Licht
Neue Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Zellstoffwechsel, hat vielleicht den Grund gefunden, warum chronische Belastung so eng mit Fettleibigkeit verbunden ist. Die Antwort liegt in der Beziehung zwischen Fettzellen und dem Zeitpunkt der Stresshormone.
Forscher unter der Leitung von Mary Teruel, Assistenzprofessorin für Chemie und Systembiologie an der Stanford University School of Medicine in Kalifornien, waren verwirrt über einen ansonsten natürlichen - und bekannten - Prozess, durch den unser Körper Fettzellen produziert.
Im menschlichen Körper verwandeln sich sogenannte Vorläufer- oder Vorläuferzellen - das heißt der Zwischenzustand zwischen einer undifferenzierten Stammzelle und einer vollständig differenzierten - in Fettzellen, was zu einer Gewichtszunahme führt.
Ein gesunder Mensch wandelt nicht mehr als 1 Prozent seiner Vorläuferzellen in Fettzellen um und dies, wenn er durch Hormone ausgelöst wird, die als Glukokortikoide bezeichnet werden.
Glukokortikoide sind natürliche Steroidhormone, die vom menschlichen Körper produziert werden, um Entzündungen zu lindern. Wie Teruel und Kollegen in ihrer Arbeit erklären, steigt und fällt der Glukokortikoidspiegel einer Person im Laufe des Tages auf natürliche Weise, ein Zyklus, der durch unsere zirkadianen Rhythmen reguliert wird.
Diese Hormone können aber auch durch äußere Reize wie kurz- oder langfristigen Stress verstärkt werden. Der leitende Forscher der neuen Forschung fand diese Dynamik jedoch faszinierend.
"Warum ertrinken wir nicht jedes Mal in Fett, wenn der Glukokortikoidspiegel morgens aufgrund normaler zirkadianer Rhythmen hoch ist oder wenn unser Glukokortikoidspiegel steigt, wenn wir trainieren oder von einem warmen Gebäude in die Kälte gehen?" Fragte sich Teruel.
"Und warum ist der Verlust des normalen Rhythmus der Glukokortikoidsekretion - wie bei chronischem Stress, Jetlag und Schlafstörungen bei Schichtarbeitern - so mit Fettleibigkeit verbunden?"
Solche Fragen veranlassten Teruel und ihre Kollegen, sich auf die neue Forschung einzulassen.
Wie wirken sich Glukokortikoide auf Fettzellen aus?
Um die Antworten herauszufinden, führten die Wissenschaftler mehrere Experimente durch. Im ersten Fall badete das Team Vorläuferfettzellen über einen Zeitraum von 4 Tagen in einem Cocktail aus Glukokortikoiden in „rhythmischen Impulsen“.
Sie zählten, wie viele Vorläuferzellen sich in Fettzellen verwandelten, und stellten fest, dass ein 48 Stunden langer Puls der Hormone dazu führte, dass sich die meisten Zellen in Fettzellen verwandelten, während kürzere Impulse zu einer minimalen Zelldifferenzierung führten.
Teruel und Kollegen wollten tiefer eintauchen, also haben sie die molekularen Mechanismen vergrößert, durch die Vorläuferzellen „erkennen“ können, wann sie sich in Fettzellen verwandeln sollen. Die Wissenschaftler waren fasziniert, warum die Vorläuferzellen kurze Impulse ignorieren, aber auf längere reagieren.
Um das Rätsel zu lösen, verwendeten sie die Einzelbild-Live-Bildgebung, um die Aktivität eines Proteins zu verfolgen, von dem bekannt ist, dass es mit der Differenzierung und Reife einer Fettzelle korreliert: PPAR-Gamma (PPARG).
Die Verfolgung dieses Proteins in Tausenden von Zellen über mehrere Tage und die Verwendung von Computermodellen ergab, dass es zwei Arten von Rückkopplungen gibt, die den Vorläuferzellen helfen, den normalen zirkadianen Zyklus von Glukokortikoiden zu ignorieren und nur lange Hormonimpulse herauszufiltern.
Insbesondere schreiben die Autoren: "Diese zirkadiane Filterung erfordert eine schnelle und langsame positive Rückmeldung an PPARG." Aufbauend auf ihren früheren Forschungen fanden die Wissenschaftler auch andere Proteine, die eine 34-stündige Rückkopplungsschleife vermitteln, die es PPARG ermöglicht, sich weiter anzusammeln, was zu mehr Fettzellen führt.
"Jetzt kennen wir den circadianen Code, der den Schalter steuert, und wir haben die beteiligten Schlüsselmoleküle identifiziert", sagt Teruel.
Schließlich mussten die Wissenschaftler testen, ob dieser neu identifizierte circadiane Code bei Säugetieren genauso funktioniert. Im Laufe von 21 Tagen erhöhten sie die Glukokortikoidspiegel in einer Gruppe von Mäusen und verglichen ihr Gewicht mit dem einer Kontrollgruppe von Nagetieren.
Das Experiment ergab, dass die mit Glucocorticoid verstärkten Mäuse das doppelte Gewicht als die Gruppe der Kontrollmäuse zunahmen. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass dies nicht nur auf die Produktion neuer Fettzellen zurückzuführen ist, sondern auch auf das Wachstum bereits vorhandener.
Kontinuierlicher Stress kann zu Gewichtszunahme führen
Die Ergebnisse, sagt Teruel, „erklären, warum Behandlungen mit Glukokortikoid-Medikamenten, die für Menschen mit rheumatoider Arthritis und Asthma häufig unerlässlich sind, um überhaupt zu funktionieren, so stark mit Fettleibigkeit verbunden sind, und legen nahe, wie solche Behandlungen sicher durchgeführt werden können ohne die üblichen Nebenwirkungen von Gewichtszunahme und Knochenschwund. “
Darüber hinaus stellt der leitende Forscher fest, wie die Forschung den Prozess der stressinduzierten Gewichtszunahme bei Menschen beleuchtet und gibt Hinweise, wie diese kontrolliert werden kann.
"Ja, das Timing Ihres Stresses spielt eine Rolle", sagt sie. "Da die Umwandlung von Vorläuferzellen in Fettzellen über einen bistabilen Schalter erfolgt, können Sie den Prozess durch Pulsieren steuern."
"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Sie selbst dann nicht an Gewicht zunehmen, wenn Sie erheblich gestresst sind oder Ihre rheumatoide Arthritis mit Glukokortikoiden behandeln", fährt Teruel fort, "solange Stress oder Glukokortikoid nur tagsüber behandelt werden.
"Wenn Sie jedoch unter chronischem, anhaltendem Stress leiden oder nachts Glukokortikoide einnehmen, führt der Verlust normaler zirkadianer Glukokortikoidschwingungen zu einer signifikanten Gewichtszunahme."
Mary Teruel
