Hungrige, hungrige Hormone (III)

Ausgehungert und gesättigt— Wieso Leptin wichtig ist

Wie bereits in Teil II besprochen, stehen die Leptinkonzentrationen in sehr enger Beziehung zum Körperfettanteil. Je fetter Du bist, desto mehr Leptin produzierst Du. Diese Beziehung hebt die Rolle des Leptins als statische Messgröße für die Energiebilanz im Körper hervor. Wenn Du Fett verlierst, verringert sich das Leptin. Baust Du Fett auf, so steigt auch das Leptin an. Um die Sache noch komplizierter zu machen, ist es wichtig anzumerken, dass die Leptinkonzentrationen auch den momentanen Energiestatus widerspiegeln und sich sehr schnell als Reaktion auf Fasten oder Nahrungszufuhr verändern. Dies wird weiter unten aufgezeigt.

Im weiter oben graphisch dargestellten Szenario fallen die Leptinkonzentrationen während des Fastens ab, was mit Heißhunger, einer verminderten Stoffwechselrate und reduziertem Antrieb einhergehen würde. Da die Leptinkonzentrationen im Muskelgewebe, Fettgewebe und dem Hypothalamus eine wesentliche Rolle bei diesen Veränderungen spielen, wäre die Aufrechterhaltung der Leptinkonzentrationen während einer Diät ein wesentliches Ziel, um die Körperzusammensetzung zu beeinflussen. An dieser Stelle, wollen wir uns etwas mit der Ernährungswissenschaft befassen, um hervorzuheben, was genau eigentlich während einer Diät (und Überernährung) passiert.

Studie #1 - (Coleman et al, Diabetologia 42: 636-646, 1999)

Während einer 52-96-stündigen Fastenperiode erfuhren die Probanden einen 4%-igen Verlust von Körpermasse, begleitet von einem 54-72%-igen Abfall der Leptinkonzentrationen. Bei manchen Probanden verabreichten die Autoren eine Glukoseinfusion (5% Glukose, 338 kcal/Tag), sobald das Leptin absank. Dies führte zu einem 80%-igen Anstieg der Leptinkonzentrationen im Vergleich zum großen Abfall der anderen Gruppe.

Dies zeigt auf, dass geringe Mengen an Kohlenhydraten, die verminderten Leptinkonzentrationen fast auf Normalniveau bringen können. Es ist wichtig, anzumerken, dass diese geringe Menge an Kohlenhydraten nur während einer Fastenperiode von einem Anstieg der Leptinkonzentrationen begleitet ist. Während einer normalen Ernährungsperiode bezweifle ich, dass ein geringer Anstieg der Kohlenhydrate die Leptinkonzentrationen erhöhen wird.

Bei andern Probanden konnten nach den 4 Fastentagen nach nur 12 Stunden "Refeed" die Leptinkonzentrationen auf die Ausgangskonzentrationen zurückgebracht werden. Dies zeigt auf, dass die akute Nahrungszufuhr ein wichtiger Regulator der Leptinkonzentrationen ist.

Studie #2 - (Kolaczynski et al Diabetes 45: 1511-1515, 1996)

Während des ersten Teils dieser Studie stellten die Forscher fest, dass die Leptinkonzentrationen nach 36 Stunden Fasten um 77% reduziert waren, nach 60 Stunden Fasten hingegen um 82%. Während des zweiten Teils dieser Studie (Daten oben dargestellt), stellten die Autoren fest, dass sich das Leptin nach 12 Stunden Fasten um 20% verminderte und um 65% nach 36 Stunden Fasten.

Nach 12 Stunden Refeed stiegen die Leptinkonzentrationen hingegen um bis auf 62% des Normalwertes an. Nach 24 Stunden Refeed waren die Leptinkonzentrationen auf 100% des Normalwertes angestiegen. Dies Daten zeigen, dass bereits 12 Stunden Fasten ausreichen, um die Leptinkonzentrationen im Serum dramatisch zu reduzieren – dies wird begleitet von vermindertem Insulin, sowie erhöhtem Glukagon, Cortisol, GH und erhöhten Catecholaminen. Sie weisen auch darauf hin, dass eine einzige Mahlzeit vernachlässigbaren Einfluss auf das Leptin hat – es wird längerfristige Nahrungszufuhr benötigt, um die Leptinkonzentrationen zu beeinflussen. Schlussendlich demonstrieren die Autoren mit dieser Studie, dass das Leptin nach einer Nacht Fasten und einer Infusion einer kleinen Menge Glukose, überhaupt nicht absinkt.

Studie #3 - (Kolaczynski et al J Clin Endocrinol Metab 81 4162-4165, 1996)

Hier wurden die Probanden verdammt überernährt: Während eines Zeitraums von 12 Stunden aßen die Probanden 120kcal/kg (ungefähr 12000kcal bei einem 100kg schweren Individuum). Während der fünften bis zehnten Stunde dieser übermäßigen Nahrungszufuhr stieg das Leptin um 40% an und blieb bis zum nächsten Morgen (und darüber hinaus) erhöht. Leider wurden die Leptinkonzentrationen nur bis zum nächsten Morgen von den Forschern gemessen. Wir wissen also nicht, wie lange das Leptin erhöht blieb. Diese Daten zeigen, dass die erhöhten Leptinkonzentrationen nach einer sehr starken Überernährung (nach Art von Victor Richards) selbst über eine Fastennacht bestehen bleiben können.

Im zweiten Teil der Studie aßen die Probanden 25kcal/kg (2500kcal bei einem 100kg schweren Individuum) mehr als ihr Normalkonsum betrug, bis sie 10% mehr Körpermasse zugewonnen hatten. Während dieser Studie verdreifachte sich das Leptin durch den Gewichtszuwachs. Es gab zwar unterschiedliche Reaktionen darauf, aber bei denjenigen Probanden, die am meisten Fett aufbauten, stieg das Leptin am stärksten an.

Studie #4 - (Dallongeville et al Int J Obesity 22, 728-733, 1998)

Während der acht Stunden nach einer Mahlzeit stieg das Leptin um 27% an, wohingegen es während einer ähnlich langen Fastenperiode um 29% sank. Diese Ergebnisse wurden durch Fasten/Nahrungszufuhr am Tage erhoben. Diese Daten haben nicht einfach zirkadiane Ursachen, da ähnliche Ergebnisse auch von Studien mit Fasten/Nahrungszufuhr in der Nacht gefunden wurden.

In diesen Studien erhöhte sich das Leptin während der acht Stunden nach der Nahrungszufuhr um 37%, wohingegen es sich während der Fastenperiode um 27% verringerte. Diese Daten zeigen auf, dass Nahrungszufuhr während eines normalen zirkadianen Rhythmus die Leptinkonzentrationen erhöht, wohingegen sie durch Fasten vermindert wird.

Studien #5 - #7 - (Evans et al Clin Sci London 100(5) 493-498, 2001; Coppack et al Proc Nutr Soc 57 461-470; Dirlewanger et al Int J Obes Relat Metab Disord 11 1413-1418, 2000)

Diese Studien zeigen, dass CHO notwendig sind, um den postprandialen Leptinanstieg zu erzeugen, da Fett alleine die Leptinkonzentrationen nach Mahlzeiten nicht erhöht. Sie zeigen ebenfalls, dass Mischmahlzeiten die Leptinkonzentration erhöhen kann. Fett muss also nicht vermieden werden.

Von der Forschung zur Hypothese

Auf Grundlage dieser Daten, spekulierten einige Personen (inklusive des T-mag Mitarbeiters Joel Marion), dass verlängerte Kohlenhydrat-Refeeds, dem sich abquälenden Metabolismus eines Diättreibenden helfen könnten. Sein Argument ist, dass die Leptinkonzentrationen während einer Diät auf ein bescheidenes Maß absinken, wodurch sich der Metabolismus verlangsamt, Gelüste entstehen, sich der Fortschritt verlangsamt und die Diät anfängt nutzlos zu erscheinen. preview

Er argumentiert, dass die Zufuhr von Kohlenhydraten die Leptinkonzentration erhöht (was sie auch wirklich tun), dadurch der Stoffwechsel wieder angeschaltet wird und die Fettverbrennung fortgesetzt wird. Obwohl ich diesen Spekulationen meiner Kollegen Beifall spende, kann ich dieser Hypothese nicht vollständig zustimmen. Wie die obere Forschung aufgezeigt hat, steigt und fällt die Leptinkonzentration sehr schnell, wenn die Energiezufuhr schwankt.

Daher mag das Leptin durch einen 10-stündigen Refeed zwar ansteigen, allerdings wird es sehr wahrscheinlich nach dem Refeed genauso schnell wieder abfallen, womit weitere 10 Stunden Diät vollbracht sind. Deswegen kann der Diätende nach diesen 24 Stunden des Refeeds und der anschließenden Rückkehr zur Diät am Ende eine positivere Energiebilanz aufweisen. Da es sowieso keine Daten gibt, die veranschaulichen, was bei Diät-haltenden Powerliftern während eines Refeeds geschieht, kann man nur darüber spekulieren.

Gäbe es einen verlängerten Anstieg von Leptin, dann sollten wir die Auswirkungen dieses Leptinanstiegs, mittels eines erhöhten Stoffwechsels am Tag nach dem Refeed, messen können. Leider lassen sich am Tag nach einer Überernährung (oder Refeed) keine metabolischen Erhöhungen (als Folge der kurzfristigen Überernährung) feststellen. Ich will aus keinem dieser Punkte eine große Sache machen. Wie bereits in früheren Kolumnen von mir aufgezeigt, sehe ich neben dem Thema Leptin andere gute Gründe für einen Refeed (z.B. psychologische Pause von der Diät, gesteigerte Treue zur Diät, besserer Glykogenstatus, intensivere Trainingseinheiten).

Eine weitere interessante Hypothese besagt, dass Fischöl die Leptinkonzentrationen und die Wirkung von Leptin positiv beeinflussen kann. Obwohl die aktuellen Daten hierzu alle von Ratten stammen, scheint es, als ob Fischöl die Plasmakonzentrationen des Leptins kurzfristig erhöhen kann und dadurch den Hunger senkt. Falls dies während einer Diät vorkommt, so wäre es nützlich, um das Absinken des Stoffwechsels zu verhindern.

Wegen der Tatsache, dass Fischöl bei Ratten nach der Aufnahme von Nahrungsmitteln, die reich an gesättigten Fettsäuren sind, die Fettzunahme verhindert oder das Körperfett reduziert, sollten die Leptinkonzentrationen dauerhaft reduziert werden (da Leptin mit den Körperfettspeichern korreliert). Ungeachtet dessen, was diese Erkenntnisse aus Ratten besagen, kenne ich momentan einen Doktoranden, der die Auswirkungen einer Fischöl Supplementierung auf die Plasma Leptinkonzentrationen misst. Sobald er diese Daten gesammelt hat, werde ich sie hier mit Euch teilen.

Sollte man sich während einer Diät Leptin injizieren?

Stellen wir nun aber die theoretischen Punkte beiseite. Die letzte Studie, die ich heute ansprechen möchte, beschreibt, was passiert, wenn man Leptin exogen während einer Diät "ersetzt".
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Study #8 - (Rosenbaum et al J Clin Endo Metab 87(5) 2391-2394 , 2002)

In dieser Studie wurde den Probanden eine Kost vorgesetzt, mit der sie zwei Wochen ihr Gewicht stabil halten konnten. Anschließend wurde die Ernährung dahingehend umgestellt, dass die Probanden 10% ihrer Körpermasse abbauen konnten. Nachdem dies erreicht war, wurden die Kalorien so eingestellt, dass das Körpergewicht über zwei Wochen hinweg stabil blieb. Mit diesem verminderten Körpergewicht war das Leptin um 30%, T3 um 9% und T4 um 13% vermindert. Die Gesamtkörpermasse war um 10% (8,6kg) gesunken, die fettfreie Körpermasse sank um 5% (2,5kg) und das Körperfett um 18% (6,2kg). Ebenso war der tägliche Energieverbraucht reduziert.

Zu diesem Zeitpunkt wurden den Probanden über fünf Wochen hinweg Leptin-Injektionen verabreicht. Die Probanden konsumierten während dieser Zeit genau die Kalorienmenge, die ihnen ein stabiles Körpergewicht ermöglichte. Es wurde genau soviel Leptin verabreicht, um die Leptinspiegel wieder auf Normalniveau zu bringen (wie vor der Diät). Diese fünfwöchige Leptinbehandlung führte zur Normalisierung der Leptinspiegel und T3/ T4, sowie des täglichen Energieverbrauchs und führte zu einem weiteren Verlust von Gesamtkörpermasse (weitere 1,5kg), Köperfett (1kg) und einem kleinen Verlust von fettfreier Körpermasse (0,6kg).

Diese Studie zeigt auf, dass die Ersatztherapie mit Leptin während einer Erhaltungsdiät (mit verlangsamten Stoffwechsel wegen einer vorherigen Diät) einen verstärkten Fettabbau unterstützen kann, weil das Leptin das thermogene Umfeld des Körpers wieder auf ein Normalniveau bringt.

Regulation des Körpergewichts

Dieser Artikel hat mehrmals betont, dass das Körpergewicht durch kurzfristige und langfristige Signale reguliert wird. Die kurzfristigen Signale beinhalten ein verändertes Verhalten bezüglich der Muster von Mahlzeiten sowie des individuellen Nahrungsmittelkonsums. Die langfristigen Signale umfassen das Gleichgewicht zwischen Energieverbrauch und Energiezufuhr.
Auch wenn der Faktor Mahlzeitenkonsum - bei einem disziplinierten Diätenden - konstant gehalten wird (trotz ansteigendem Appetit) tritt ein anderes Problem auf.

Diätbemühungen können durch metabolische und hormonelle Adaptationsvorgänge, wie beispielsweise einer verminderten Stoffwechselrate, einem verminderten Energieverbrauch (Training), einer verminderten Immunabwehr, einer abgeschwächten Reproduktionsfunktion, einer Verminderung von anabolen Hormonen (GnRH, GH, GRH, Testosteron, TSH und Thyroidhormonen) bei gleichzeitig ansteigendem CRH und Nebennierenhormonen vereitelt werden. Es scheint, als sei Leptin ein wichtiger Spieler bei diesen Adaptationen.

Obwohl ich keine einfache Antwort auf die Frage habe, wie wir das Leptin anwenden können, damit es auf unserer Seite kämpft (und uns bei unseren Bemühungen, Fett abzubauen, hilft), kommt die Leptinforschung mit besorgniserregender Geschwindigkeit auf uns zu.

Deswegen habe ich keine Zweifel daran, dass die Frage, nach der Wirkweise des Leptins, bereits in der nahen Zukunft, von irgendeinem Trainier oder Ernährungsberater, mit der Antwort: "Nun, ganz einfach..." beantwortet wird.