Laut den Forscher:innen ergeben sich daraus wichtige Erkenntnisse zum besseren Verständnis von Übergewicht und Fettleibigkeit beim Menschen: Die Beobachtung, dass Wassermangel ein Stimulus für die Fettspeicherung im Winterschlaf sein kann, ist für die Fettleibigkeit beim Menschen von Bedeutung – insbesondere in Reaktion auf Salz und Zucker. Eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr könnte demnach schützend wirken. Die Studie liefert außerdem Erkenntnisse darüber, wie Glucagon-ähnliche Peptid-1-Agonisten zu Gewichtsverlust führen können.
In ihrer Studie analysieren die Forscher:innen jene biologischen Mechanismen, mit denen Tiere einer Dehydrierung vorbeugen – ein wichtiges One-Health-Thema für Tiere und Menschen, insbesondere vor dem Hintergrund von steigenden Temperaturen und Wasserknappheit. Fett und Glykogen produzieren während des Verstoffwechselns Wasser, welches einer Reihe an Tieren als Wasserquelle dienen kann. Bei Tieren, die Winterschlaf halten, läuft dieser Prozess folgendermaßen: Im Herbst wird die Fettproduktion durch einen Vasopressin-abhängigen, kohlenhydratbasierten Stoffwechsel angeregt. Dieser führt zu Durst, erhöhter Wasseraufnahme und der Speicherung von Glykogen und Fett. Im Laufe des Herbstes stellen die Tiere mit sinkendem Vasopressin-Spiegel dann auf einen fettbasierten Stoffwechsel um, wodurch potentiell der Eintritt in den Winterschlaf ausgelöst werden kann – eine Zeit, in der Wasser nicht mehr verfügbar ist.
Im Winterschlaf: Wasserproduktion aus Fett
Sobald der Zustand des Winterschlafs eintritt, wird durch den Fettstoffwechsel metabolisches Wasser gebildet, während gleichzeitig die Vasopressin-Ausschüttung unterdrückt wird und die Osmolalität des Serums sinkt, was wiederum das Durstgefühl unterdrückt. Dazu Studien-Co-Autorin Johanna Painer-Gigler vom FIWI der Vetmeduni: „Wir vermuten, dass die Wasserproduktion aus Fett aber nicht mit dem Bedarf Schritt halten kann und sich als Folge der Hypoventilation auch eine respiratorische Azidose entwickelt. Das führt zur Notwendigkeit während des Winterschlafs aufzuwachen. Diese Zwischenerwachungen (interbout arousals; IBA), bei denen sich das Tier durch einen Wechsel zum Kohlenhydratstoffwechsel wieder aufwärmt, resultieren in einem raschen Anstieg der Wasserverfügbarkeit aus dem Abbau von Glykogen, was die zur Korrektur der Azidämie erforderliche Ventilation erleichtert. Das Tier fährt danach seinen Stoffwechsel wieder herunter, sodass der Fettstoffwechsel des Winterschlafs fortgesetzt werden kann.“
Ausreichend Wasser als Schutz vor Fettleibigkeit beim Menschen?
Die Beobachtung, dass Fettleibigkeit einen natürlichen Zweck erfüllt – nämlich das Überleben zu sichern, insbesondere durch Wasserspeicherung in Zeiten der Knappheit –, könnte für das Verständnis der Fettleibigkeit beim Menschen von Bedeutung sein. Da Menschen ihr Gewicht normalerweise recht gut regulieren können, gibt es wahrscheinlich eine Art von Dysregulation, welche die Speicherung von Fett auslöst. „Unsere Forschung legt nahe, dass sowohl Fruktose aus der Nahrung als auch endogene Fruktose diese Dysregulation durch eine Veränderung der Leptin-Signalübertragung vorantreiben. Darüber hinaus fördert Fruktose die Vasopressin-Produktion und den Durst, ein Prozess, der durch Salzaufnahme zusätzlich stimuliert wird“, erklärt Studien-Co-Autorin Szilvia Kalgeropoulu vom FIWI.
Daher ist wenig überraschend, dass die meisten Menschen mit Adipositas erhöhte Vasopressin-Spiegel im Blut aufweisen und auch Anzeichen von Dehydrierung zeigen, wie z. B. erhöhte Serumosmolalität. Laut den Forscher:innen ist eine solche erhöhte Serumosmolalität ein starker Prädiktor für Stoffwechselerkrankungen, während eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr den Copeptinspiegel und den Plasmaglukagonspiegel senken kann.
Klimaerwärmung, Wassermangel, Adipositas und Peptid-1-Agonisten
Die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Hydratation in einem sich verändernden, wärmer werdenden Klima scheint für eine gute Gesundheit von entscheidender Bedeutung zu sein. Tatsächlich können Personen, die klinisch gut hydriert erscheinen, aber ihren normalen Wasserhaushalt hauptsächlich durch Vasopressin-Stimulation und andere Mechanismen zur Wassereinsparung aufrechterhalten, ein erhöhtes Risiko für Adipositas und Stoffwechselerkrankungen aufweisen. „Vor diesem Hintergrund könnte die Wirksamkeit von Glucagon-ähnlichen Peptid-1-Agonisten bei der Reduzierung von Fettleibigkeit teilweise auf ihre bekannte Fähigkeit zurückzuführen sein, die Vasopressin- und Glucagonproduktion zu hemmen“, betonen Johanna Painer-Gigler und Szilvia Kalgeropoulu. Das Forscher:innen Team arbeitet interdisziplinär, bestehend aus Humanmediziner:innen, Veterinärmediziner:innen und Biolog:innen zusammen an einem biomimetischen Ansatz.
Veterinärmedizinische Universität Wien
Originalpublikation:
Richard J. Johnson, Johanna Painer-Gigler, Szilvia Kalgeropoulu, Sylvain Giroud, Paul G. Shiels, Mehmet Kanbay, Ana Andres-Hernando, Bernardo Rodriguez-Iturbe, Miguel A. Lanaspa, Peter Stenvinkel und Laura G. Sánchez-Lozada: „Water scarcity and conservation and their role in obesity in nature and in humans“, Journal of Internal Medicine, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/joim.70003
