Ernährung: So verarbeiten Nervenzellen Informationen beim Essen

Wie der Körper auf Nahrungsaufnahme reagiert

Das Gehirn und der Magen-Darm-Trakt stehen im ständigen Austausch. Die wichtigste Verbindung zum Informationsaustausch dieser beiden Körperbereiche ist der Vagusnerv. Ein deutsches Forschungsteam zeigte nun, wie dieser komplexe Austausch vonstatten geht und wie diese Reaktionen durch die Art der Nahrung beeinflusst werden.

Forschende des Kölner Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung, des Exzellenzclusters für Alternsforschung CECAD der Universität zu Köln sowie der Uniklinik haben die Aufgabenteilung der Nervenzellen in der Schaltzentrale des Vagusnervs analysiert. Die erstaunlichen Erkenntnisse, die das Team dabei gewann, wurden kürzlich im renommierten Fachjournal „Cell Metabolism“ präsentiert.

Der Vagusnerv als Vermittler zwischen Magen, Darm und Hirn

Beim Essen werden Informationen über die aufgenommene Nahrung vom Magen-Darm-Trakt zum Gehirn geleitet. Ohne diesen Austausch könnte kein Hunger- oder Sättigungsgefühl entstehen. Das Gehirn entscheidet auf der Grundlage dieser Informationen, ob weiter gegessen werden sollte oder ob genug Nahrung aufgenommen wurde. Dieser Austausch findet in erster Linie über den sogenannten Vagusnerv statt, der das Gehirn mit dem Magen-Darm-Trakt verbindet.

Die Ernährungsschaltzentrale

Wie die Arbeitsgruppe der aktuellen Studie berichtet, befindet sich die Schaltzentrale des Vagusnervs in einer Hirnregion namens Nodose Ganglion. Diese ist gerade mal einen Milliliter groß. Dort sitzen verschiedene Nervenzellen, von denen einige direkt den Magen und andere den Darm ansteuern. Während einige dieser Nervenzellen auf mechanische Reize, wie das Ausdehnen des Magen reagieren, nehmen andere Zellen chemische Reize war, die aus der Nahrung stammen. Auf der Grundlage dieser Informationen entscheidet das Gehirn, wie der Körper auf die Nahrung reagieren soll.

Aufgabenteilung im Vagusnerv

„Um die Aufgabenteilung der Nervenzellen im Nodose Ganglion zu untersuchen, haben wir die verschiedenen Typen von Nervenzellen durch ein genetisches Verfahren in Mäusen sichtbar gemacht“, erklärt Studienleiter Dr. Henning Fenselau. Das ermöglichte dem Team, genau zu sehen, welcher Typ Nervenzelle welches Organ ansteuert. Auf diese Weise gewannen die Forschenden einen Eindruck davon, welche Signale wahrgenommen werden.

Reiz bei Ausdehnung des Magens

In weiteren Versuchen schaltete die Gruppe gezielt bestimmte Typen von Nervenzellen im Vagusnerv ein oder aus, um die genaue Funktion während der Nahrungsaufnahme zu entschlüsseln. Vor allem zwei Typen von Nervenzellen im Nodose Ganglion widmete das Team seine Aufmerksamkeit. „Einer dieser Zelltypen erkennt die Ausdehnung des Magens“, verdeutlicht Fenselau. Nach der Aktivierung aßen die Mäuse deutlich weniger, so der Studienleiter. „Diese Nervenzellen leiten Appetit-hemmende Signale an das Gehirn weiter und verringern darüber hinaus unseren Blutzuckerspiegel.“

Wie chemische Signale aus der Ernährung verarbeitet werden

Die zweite Gruppe von Nervenzellen, die im Fokus der Forschungsarbeit lag, steuert überwiegend den Darm an. „Diese Gruppe von Nervenzellen nimmt chemische Signale aus unserer Nahrung wahr, hat aber keinen Einfluss auf unsere Nahrungsaufnahme“, fasst Fenselau zusammen. Die Aktivierung dieser Zellen führe beispielsweise zu einer Erhöhung des Blutzuckerspiegels.

Gegensätzliche Aufgaben

Das Team zeigte somit, dass die beiden untersuchten Gruppen von Nervenzellen entgegengesetzte Funktionen während der Nahrungsaufnahme erfüllen. „Die Reaktion unseres Gehirns auf die aufgenommene Nahrung ist vermutlich ein Zusammenspiel dieser beiden Nervenzelltypen“, folgert der Studienleiter.

Der gesamte Reiz-Ablauf

„Die Aufnahme von Nahrung mit viel Volumen dehnt unseren Magen, aktiviert die dort liegenden Nervenzelltypen“, schildert Fenselau. Ab einem gewissen Punkt stoppe dieser Prozess. Gleichzeitig werde der Blutzuckerspiegel angepasst.

Lebensmittel mit hoher Nährstoffdichte lösen den Forschenden zufolge eher eine Aktivierung der Nervenzellen im Darm aus. Der Körper reagiere darauf, mit einer erhöhten Ausschüttung von körpereigener Glukose, gebe aber nicht das Zeichen, die Nahrungsaufnahme zu stoppen.

Folgen für die Behandlung von Übergewicht und Diabetes?

Wie die Arbeitsgruppe betont, könnte die Entdeckung der unterschiedlichen Funktionen dieser Nervenzelltypen weitreichende Folgen auf die Behandlung von Übergewicht und Diabetes haben. Die Nervenzellen seien ein Ansatz für neue Therapien. (vb)