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The role of the gut in the regulation of appetite

English title The role of the gut in the regulation of appetite
Applicant Beglinger Christoph
Number 105928
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Abt. für Gastroenterologie und Hepatologie Universitätsspital Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Endocrinology
Start/End 01.10.2004 - 30.09.2007
Approved amount 260'000.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Endocrinology
Pathophysiology

Keywords (6)

GLP-1; PYY; Appetite regulation; satiety; ghrelin; taste receptors

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Regulation von Appetit und SättigungAdipositas hat in den westlichen Ländern derartige epidemieähnliche Dimensionen angenommen, dass die Weltgesundheitsorganisation sich gezwungen sah dies als die grösste Bedrohung für die menschliche Gesundheit zu deklarieren. Die Adipositas ist dabei mit einer erhöhten Mortalität und einem erhöhten Tumorrisiko assoziiert. Es war deshalb noch nie so wichtig wie heute die Kontrollmechanismen des komplex regulierten Appetitvershaltens zu verstehen. Während soziale und gelernte Verhaltensweisen deutlich Auswirkungen auf das Mahlzeitenmuster haben, kommt peripheren Signalen aus dem Magendarmtrakt eine wichtige Rolle bei der komplexen Regulation der Energiebilanz zu. Dabei induzieren spezifische Nahrungsbestandteile (Fett, Protein, Kohlenhydrat) die Sekretion verschiedener gastrointestinaler Hormonen wie zum Beispiel Glucagon-like Peptide-1 (GLP-1), Cholecystokinin (CCK) und Peptid YY (PYY). Diese peripher sezernierten Peptide beeinflussen sich in ihrer Wirkung nicht nur gegenseitig, sondern interagieren auch mit dem Appetitzentrum des Gehirns und des Gehirnstammes, um das Gefühl der Sättigung zu modifizieren. Peripher induzieren diese Sättigungshormone (CCK, PYY, GLP-1) eine Verlangsamung der Magenentleerung und damit eine verlängerte postprandiale Magendehnung. Zusätzlich wird der Dünndarmtransit verzögert, so dass sich durch die verlängerte Verweildauer der Nahrung die Absorption verbessert. Das Problem des Überessens ist Folge von mehreren Prozessen; teils sind dies physiologisch begründete Veränderungen, teils sind es psychologisch begründete Prozesse. Mit unseren bisherigen Studien konnten wir die zentrale physiologische Bedeutung einer adäquaten Fettverdauung in der Regulation der Nahrungsaufnahme dokumentieren. Dabei kommt den unterschiedlichen Längen der freien Fettsäuren, die als Produkt der Fettverdauung entstehen, eine wesentliche Rolle in der Sekretion von verschiedenen Sättigungshormonen zu (Plasma CCK, PYY und Ghrelin). Anhand dieser Befunde liess sich die Bedeutung einer adäquaten Fett Hydrolyse in der Regulation der Nahrungsaufnahme aufzeigen. Dabei leitet die Fett-Hydrolyse primär einen Regulationsprozess ein; die langkettigen Fettsäuren, als Produkt der Fettverdauung, stimulieren in der Folge die Freisetzung von CCK. CCK, der Prototyp der gastrointestinalen Sättigungshormone, gelangt ins Blut, bindet sich an periphere CCK-1 Rezeptoren und initiiert verschiedene Verdauungsfunktionen (Gallenblasenkontraktion, Pankreasenzymsekretion). Dazu gehören auch die Modulation der PYY und der Ghrelin Sekretionen. Die Beobachtungen unterstreichen auf der einen Seite, wie komplex die gesamte Verdauung reguliert wird, andrerseits wie vernetzt die Nahrungsaufnahme mit physiologischen Regulationsmechanismen verknüpft ist.. Interessant ist die Bedeutung der Nahrungssubstrate am Beispiel der hydrolysierten Triglyzeride: freie Fettsäuren als Produkt der Fettverdauung sind in der Auslösung verschiedener verdauungs-assoziierter Prozesse wie der Stimulation der Gallenblasenkontraktion und der Pankreasenzym Sekretion, der Hemmung der Magenentleerung, der Nahrungsaufnahme und des Appetites von zentraler Bedeutung; zu diesen Prozessen gehört auch die Regulation der Sekretion gastrointestinaler Hormone. Dabei wird die Sekretion von PYY stimuliert und diejenige von Ghrelin gehemmt. Ghrelin ist ein neu charakterisiertes gastrointestinales Hormon, das appetitfördernd wirkt und dessen Sekretion nicht nur durch Fette sondern auch durch Kohlehydrate jedoch nicht durch Proteine unterdrückt wird. Obwohl wir zeigen konnten, dass die Fettverdauung zur Suppression von Ghrelin beiträgt, sind viele Aspekte in diesem Regulationsmechanismus noch unklar. Erste Resultate suggerieren, dass andere Faktoren aus dem Dünndarm eine Bedeutung in der Ghrelin Suppression nach der Nahrungsaufnahme haben könnten. Die Bedeutung von verschiedenen Nahrungskomponenten (Fett, Kohlehydrate, Proteine) als Regulationsmechanismus wurde jedoch bis jetzt noch nie detailliert untersucht. In den kommenden Monaten werden wir primär mittels enteraler oder parenteraler Gabe von unterschiedlichen Nahrungskomponenten deren Einfluss auf die Ghrelin-Sekretion bei gesunden Probanden untersuchen. In einem weiteren Schritt zur Klärung physiologischer und pathophysiologischer Mechanismen beim Sättigungsverhalten werden wir den Einfluss von Nahrungssubstraten bei gesunden, aber auch bei adipösen Menschen untersuchen. Möglicherweise lassen sich dabei unterschiedliche Sekretionsmuster auf die verschiedenen Nahrungsmittelkomponenten charakterisieren. Im Hinblick auf mögliche Unterschiede zu Adipösen sind Dünndarmperfusions-Untersuchungen geplant, um die spezifischen Wahrnehmungsunterschiede von Symptomen (zum Beispiel Sättigung oder Völlegefühl) verstehen zu können, aber auch um Differenzen in der Regulation der Hormonsekretion zu erfassen. Die unterschiedlichen Reaktionsmuster des Magendarmtraktes auf verschiedene luminale Signale wie Nahrungskomponenten (Fett, Protein, Kohlenhydrat), aber auch auf rein mechanische, chemische oder bakteriologische Stimuli, ist nur durch entsprechend sensible Zellen möglich. Das gustatorische System wurde durch die Evolution zur Wahrnehmung von Nahrung speziell von süssen Komponenten und schädigenden bitteren Komponenten entwickelt. Im Kolon wurde nun kürzlich das spezifische G-Protein Gustducin (G?gust) in endokrinen Zellen der Mukosa nachgewiesen, die auch PYY und GLP-1 enthalten. G?gust vermittelt in den Geschmacksknospen der Zunge die Signale, die bittere oder süsse Nahrungsprodukte hervorrufen. Die Expression entlang dem Gastrointestinaltrakt dieses G?gust wurde bis jetzt noch nie charakterisiert. Im Rahmen des erneut bewilligten Nationalfondsprojektes werden wir in den kommenden Monaten dies nicht nur bei Gesunden, sondern auch bei Kranken (Adipositas, Diabetes mellitus Typ II) detailliert charakterisieren. Eine reduzierte Expression von G?gust könnte eine verminderte Sekretion der ko-lokalisierten Sättigungshormone (GLP-1, PYY) provozieren und damit ein vermindertes Sättigungsgefühl als potentieller Teilfaktor für Übergewicht und Adipositas erklären.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
65588 Preabsorptive factors in regulating food intake in humans 01.07.2001 Project funding (Div. I-III)
118330 The role of gastrointestinal satiety peptides in appetite control 01.10.2007 Project funding (Div. I-III)

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