Rauchen wird seit Jahrhunderten mit Gewichtsverlust in Verbindung gebracht. In der modernen Welt verbinden Werbung und andere Aspekte der Populärkultur Schlankheit oft mit Zigaretten. Auch die wissenschaftliche Forschung unterstützt im Allgemeinen diesen Zusammenhang; Forscher haben herausgefunden, dass Raucher einen niedrigeren Body-Mass-Index haben als Nichtraucher, und sie haben herausgefunden, dass Nikotin die Menge an Futtermitteln verringert, die Tiere zu sich nehmen.
Während Nikotin als Appetitzügler gilt, ist über seinen tatsächlichen Wirkmechanismus im Gehirn wenig bekannt. Der Hauptautor Yann Mineur von der Yale University School of Medicine und seine Kollegen haben dieses Problem beleuchtet. Sie haben einen Weg gefunden, der steuert, wie Nikotin die Nahrungsaufnahme verringert. Ihre Entdeckung, die in einer aktuellen Ausgabe von Wissenschaft, könnte möglicherweise dazu beitragen, dass Menschen mit dem Rauchen aufhören, und zu neuen Wegen zur Behandlung von Fettleibigkeit führen.
Mineur fand heraus, dass Nikotin und ein Medikament namens Cytisin sowohl die Nahrungsaufnahme von Mäusen um bis zu 50 Prozent senken als auch die Körperfettmasse um etwa 15 bis 20 Prozent senken. Nikotin bindet an die nikotinergen Acetylcholinrezeptoren im zentralen und peripheren Nervensystem, und Cytisin bindet noch selektiver an diese nikotinergen Rezeptoren. Wenn eine Chemikalie hinzugefügt wurde, die die Bindung von Cytisin an die Nikotinrezeptoren blockiert, zeigten die Mäuse weniger magersüchtiges Verhalten. Dies führte Mineur und seine Kollegen zu dem Schluss, dass die Aktivierung der nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren für die Verringerung des Appetits unerlässlich ist.
Bei weiteren Experimenten fanden Mineur und sein Team heraus, dass eine bestimmte Untereinheit (die β4-Untereinheit) in nikotinergen Acetylcholinrezeptoren direkt an der Erzeugung anorektischer Wirkungen beteiligt ist. Als die Forscher die Expression dieser Untereinheit unterdrückten, hatte ein nikotinisches Medikament wie Cytosin bei Mäusen keine magersüchtige Wirkung. Diese Untereinheit wird in einem Neuronenbündel (dem Nucleus arcuatus) im mediobasalen Hypothalamus exprimiert, was darauf hindeutet, dass Nikotin spezifisch auf diese Zellen wirkt.
Die Knockdown-Ergebnisse veranlassten die Forscher, die Funktionen verschiedener Neuronen im mediobasalen Hypothalamus zu untersuchen. Die β4-Untereinheit in ihren nikotinischen Acetylcholinrezeptoren wird von einem Neuronentyp, den Pro-Opiomelanocortin (POMC)-Zellen, exprimiert. Die Forscher fanden heraus, dass Nikotinmedikamente an nikotinerge Acetylcholinrezeptoren auf POMC-Neuronen binden und diese Neuronen zum Feuern bringen.
Wenn die Forscher ein bis zwei Minuten lang Nikotin auf POMC-Neuronen applizierten, feuerten die POMC-Neuronen häufiger. Die Wirkung hängt davon ab, wie viel Nikotin vorhanden ist. Eine kleine Dosis von 0,5 µM bewirkt eine Erhöhung um etwa 173 Prozent, während eine größere Dosis von 50 µM die Zündung um etwa 456 Prozent erhöht. Es ist bekannt, dass die Aktivierung von POMC-Neuronen Appetitlosigkeit und einen erhöhten Energieverbrauch verursacht. Insbesondere fanden Mineur und sein Team heraus, dass eine Art von Hormon, das von POMC-Neuronen namens Melanocortin produziert wird, entscheidend für die magersüchtige Wirkung von Nikotin ist.
Um den Prozess zusammenzufassen, entdeckte Mineur, dass Nikotin und andere Nikotinmedikamente eine magersüchtige Wirkung haben, indem sie zuerst mit der β4-Untereinheit von nikotinischen Acetylcholinrezeptoren interagieren, die von POMC-Neuronen exprimiert werden. Dadurch werden die POMC-Neuronen aktiviert und das Hormon Melanocortin ausgeschüttet. Die Autoren weisen darauf hin, dass die β4-Untereinheit möglicherweise nicht die einzige beteiligte ist. Weitere Forschungen könnten zeigen, dass auch andere Untereinheiten der nikotinergen Acetylcholinrezeptoren eine wichtige Rolle spielen.
Durch die Bereitstellung eines Mechanismus, der steuert, wie Nikotin den Appetit unterdrückt, haben Mineur und seine Kollegen die Möglichkeit eröffnet, verschiedene Therapien zuzuschneiden, um Menschen beim Abnehmen zu helfen, ohne die negativen Auswirkungen des Konsums von Tabakprodukten. Beispielsweise könnten Medikamente synthetisiert werden, die weniger toxisch oder süchtig machen als Nikotin, aber einen ähnlichen Wirkmechanismus im Gehirn haben. Solche Medikamente könnten Menschen helfen, Fettleibigkeit zu bekämpfen.
Wissenschaft, 2011. DOI: 10.1126/science.1201889 (Über DOIs)