Diätinduzierte und temperaturabhängige Störungen im Leptinsystem von C57Bl/6J-Mäusen
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Zusammenfassung
In Anbetracht der bekannten Leptinwirkung auf den Körperfettgehalt bei Nagetieren unter standardisierten Laborbedingungen (d.h. bei normalen Haltungstemperaturen zwischen 22 und 24°C und ausschließlichem Zugang zu fettarmer, kohlenhydrat- und ballaststoffreicher Nahrung) stellt sich die Frage, ob dieser Effekt auch unter für den Menschen relevanten Umweltfaktoren auftritt. Gegenstand der vorliegenden Studie ist daher die Untersuchung am Beispiel der C57Bl/6J-Maus, ob und in wieweit es zu einer Modifikation der Leptinwirkung bei Thermoneutralität bzw. bei periodischem Zugang zu hochkalorischer Zusatznahrung kommt, d.h. bei zwei der für den modernen Menschen charakteristischen Umweltunterschieden zum üblichen Tiermodell. Um Interaktionen zwischen der Umgebungstemperatur und dem hochkalorischen Zusatzfutter zu vermeiden, wurden die beiden Faktoren getrennt voneinander untersucht. Aufgrund widersprüchlicher Literaturangaben erfolgte vor Beginn der Leptinbehandlungen die Ermittlung der Thermoneutralzone (=TNZ) des für die Untersuchung verwendeten C57Bl/6J-Stammes, wobei im Unterschied zu bisherigen Untersuchungen erstmalig der Begriff der 24-h-TNZ eingeführt wurde, um die Zone des minimalem thermoregulatorischen Energieaufwand bei Langzeituntersuchungen zu ermitteln. Dabei wurden bei den jeweils über mehrere Tage getesteten Ta - vor allem bei der Bestimmung der oberen kritischen Temperatur - neben der Stoffwechselrate (MR) auch andere physiologische Größen berücksichtigt. Anhand von Auswertungen des Verlaufes von Körpermasse und Futteraufnahme sowie minimaler und maximaler MR wurde somit 34°C als eine Ta ermittelt, die sowohl in der 24-h-TNZ von Tieren mit ad libitum als auch mit limitiertem Futterzugang liegt. Bei der Durchführung von zehntägigen Leptinbehandlungen bei 34°C stand die Modifikation der Körperzusammensetzung aufgrund der Beeinflussung von Energiezufuhr und Energiedissipation während ad libitum und limitierter Fütterung im Vordergrund. Die unter thermoneutralen Bedingungen ermittelten Leptineffekte wurden mit Ergebnissen aus analog durchgeführten Untersuchungen bei 24°C (Döring 2000) verglichen, um die die Stärke der Reaktion bestimmenden Faktoren einzugrenzen. Dabei zeigte sich, dass die Vermittlung der Leptinwirkung auf den Körperfettgehalt bei Nagetieren unter thermoneutralen Bedingungen ebenso wie unter normalen Haltungstemperaturen in Abhängigkeit von der momentanen Stoffwechsellage entweder über eine Steigerung der Energieabgabe (limitierter Futterzugang) oder über eine Reduktion der Energieaufnahme (ad libitum Fütterung) erfolgen kann. Einen interessanten Erstbefund stellte dabei die bei den behandelten Tieren mit limitiertem Futterzugang auftretende leichte, jedoch signifikante Erhöhung der MR unter thermoneutralen Bedingungen dar, die auf einer Verschiebung der MR aus dem Bereich niedriger in den Bereich mittlerer Stoffwechselraten beruht. Dies weist darauf hin, dass Leptin auch unter thermoneutralen Bedingungen und in Abwesenheit torporartiger Zustände der mit einer Nahrungslimitierung einhergehenden Stoffwechselsenkung entgegenwirken kann, im Hinblick auf die menschlichen Lebensbedingungen ein sehr wichtiger Hinweis. Nur bei Tieren mit ad libitum Futterzugang erschien die leptinbedingte Reduktion der Körperfettmasse bei 34°C schwächer als bei Kältebelastung (24°C), wobei ein Vergleich der Ergebnisse verschiedener Studien, insbesondere bei noch geringer N-Zahl unter dem Gesichtspunkt von Versuchsgruppenunterschieden mit entsprechender Vorsicht zu interpretieren ist. Weiterhin wurde die Ausprägung einer diätinduzierten Adipositas in Abhängigkeit von periodischer Fütterung sensorisch attraktiver hochkalorischer Zusatznahrung untersucht, die neben der faserreichen, wenig energiedichten Standard-Nagetierdiät angeboten wurde. Dabei wurde der C57Bl/6J-Inzuchtstamm aufgrund seiner Neigung zur Ausprägung einer diätinduzierten Adipositas verwendet. Neben dem Zusammenhang zwischen der Leptinresponsivität und der Dauer des Angebotes hochkalorischen Zusatzfutters wurden weitere, die Modifikation der Leptinresponsivität beeinflussende Faktoren - wie die Körpermasse und die Gesamtenergieaufnahme - in die Auswertung mit einbezogen. Dabei zeigt sich ein signifikanter Einfluss sowohl der Dauer der akuten Fütterungsperiode als auch der Gesamtdauer des Angebotes eines Zusatzfutters. Dabei ließen sich individuelle Unterschiede in der Körpermasse nachweisen, die in einem isogenen Stamm vorwiegend den Einfluss epigenetischer Faktoren widerspiegeln. Die vorliegenden Ergebnisse belegen klar die Beeinflussung der Leptinresponsivität durch die beiden untersuchten Faktoren, thermoneutrale Bedingungen und Zugang zu hochkalorischem Zusatzfutter, die in Bezug auf die Lebensbedingungen von Menschen der westlichen Industriestaaten sowie deren Haustieren wesentlich erscheinen. Sie zeigen folglich die Grenzen der Übertragbarkeit von Ergebnissen der tierexperimentellen Leptinforschung unter üblichen Haltungsbedingungen sowie deren Konsequenzen zur Vermeidung von Adipositas auf.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Wettenberg : VVB Laufersweiler 2004