Multiple Sklerose und Adipositas: Die Rolle der Adipokine

Das Fettgewebe als endokrines Organ sondert eine Reihe von Hormonen ab (sezeniert), die als Adipokine bezeichnet werden. Bei starkem Übergewicht ist die Funktion der Adipozyten (die Fett speichernden Zellen des weißen und braunen Fettgewebes) dereguliert und die Adipokine werden in veränderten Mengen gebildet. Adiponektin und Leptin sind die häufigsten Adipokine und Bindeglieder auf der Ebene der Signalübertragung zwischen Adipositas und Stoffwechselstörungen.

Ein im Jahr 2022 erschienener Review [1] hat die komplexen Zusammenhänge zwischen Übergewicht, Adipokinen und deren Einfluss auf die Entstehung und den Verlauf der MS eingehend untersucht. Wir beschränken uns hier auf die wesentlichen Zusammenhänge und Aussagen.

Grundsätzliches

In den letzten Jahrzehnten haben bevölkerungsbezogene Studien Hinweise auf eine weltweite Zunahme der MS-Inzidenz, insbesondere bei Frauen, erbracht. Angesichts der kurzen Zeitspanne, in der diese Veränderungen aufgetreten sind, lassen sie sich nicht allein mit genetischen Faktoren erklären, was den möglichen Beitrag der Umwelt und/oder von Faktoren des Lebensstils zu diesem Phänomen unterstreicht. Auch die Prävalenz und Inzidenz der Adipositas haben in den letzten Jahrzehnten bei beiden Geschlechtern und in allen Altersgruppen infolge der veränderten Lebensweise erheblich zugenommen und sind zu einem weltweiten Problem für die Gesundheitsversorgung geworden. In den letzten drei Jahrzehnten ist die Prävalenz von Adipositas nach verschiedenen Schätzungen bei Erwachsenen um durchschnittlich 27,5 % und bei Kindern um 47,1 % gestiegen [2]. Die beobachtete parallele Zunahme von MS und Adipositas hat zur Suche nach potenziellen biologischen Mechanismen geführt, die beiden Erkrankungen gemeinsam sind.

Traditionell wurden das Fettgewebe und das Immunsystem als zwei völlig getrennte Körpersysteme mit unterschiedlichen biologischen Funktionen betrachtet. Heute weiß man jedoch, dass das Fettgewebe hormonell aktiv ist und Zytokine und Adipokine absondert. Adipokine sind eine Gruppe hormonähnlicher Moleküle, die vom weißen Fettgewebe produziert werden, autokrine und parakrine Funktionen ausüben und den Energiestoffwechsel, Entzündungen und Immunreaktionen regulieren. In der Tat wird die Bedeutung des Fettgewebes als sekundäres Immunorgan zunehmend gewürdigt. Fettleibigkeit verändert das Adipokin-Profil und verschiebt es in Richtung eines eher entzündungsfördernden und weniger entzündungshemmenden Zustands.

Tatsächlich zeigen Einzelzell-Sequenzierungsanalysen von Immunzellen, die aus menschlichem Fettgewebe und aus dem von Mäusen isoliert wurden, deutliche Unterschiede zwischen Proben aus fettarmem und Fettgewebe [3, 4], was darauf hindeutet, dass der zugrunde liegende Immunstatus Stoffwechselprozesse beeinflussen kann. Adipositas kann verschiedene entzündliche Auswirkungen auf das ZNS haben.

Fettleibigkeit und Multiple Sklerose: Epidemiologische Zusammenhänge

Ein erhöhter Body-Mass-Index (BMI) und Fettleibigkeit spielen bei der Entwicklung von MS eine wichtige Rolle. Studien haben gezeigt, dass ein BMI von 30 kg/m² im Jugendalter nicht nur das Risiko für die Entwicklung von MS erhöht, sondern auch mit einem höheren Grad an Behinderung sowie einer verstärkten Neuroinflammation und Atrophie der grauen Substanz in Verbindung gebracht wird [5, 6].

Obwohl die ersten Studien aufgrund ihres Designs (retrospektive, selbst eingeschätzte Gewichts- und Größenangaben) Einschränkungen aufwiesen, wurden die Ergebnisse später in einer prospektiven Längsschnittstudie bestätigt, in der ein 1,6- bis 1,9-fach erhöhtes Risiko für die Entwicklung von MS bei jungen fettleibigen Personen im Alter von 7 bis 13 Jahren festgestellt wurde. Dieser Zusammenhang war bei Mädchen deutlich stärker ausgeprägt als bei Jungen [7].

Biologische Zusammenhänge zwischen MS und Fettleibigkeit

Das Bindegewebe (Stroma) des mageren Fettgewebes besteht aus regulatorischen T-Zellen (Treg-Zellen), invarianten natürlichen Killerzellen (iNKT-Zellen), M2-Makrophagen, natürlichen Killerzellen (NK-Zellen), angeborenen lymphatischen Zellen vom Typ 2 (ILC2) und Eosinophilen, die alle zur Schaffung eines entzündungshemmenden Umfelds beitragen. Adipositas verändert dieses Milieu in Richtung eines entzündungsfördernden Milieus, was sich in einem deutlichen Anstieg der M1-Makrophagen sowie in der Rekrutierung und Vermehrung von Neutrophilen, CD8+ T-Zellen und T-Helfer-1-Zellen (Th1-Zellen) äußert. Gleichzeitig kommt es zu einem Rückgang der iNKT-Zellen, ILC2-Zellen und Treg-Zellen, der immunsuppressiven Th2-Mediatoren (z. B. IL-4, IL-10, TGF-β) sowie zu einer verminderten Expression von Peroxisom-Proliferator-aktiviertem Gamma (PPAR-γ), das eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase des Fettgewebes spielt. Insgesamt führt dieses Ungleichgewicht zu einem schwach ausgeprägten chronischen Entzündungsmilieu, das zu einer lokalen und systemischen Fehlsteuerung des Immunsystems führt und ein ideales Umfeld für die Entwicklung von Autoimmunerkrankungen schafft.

Adipokine

Das Fettgewebe ist sowohl ein Energiespeicher als auch ein hormonproduzierendes Organ. Verschiedene Proteomanalysen (Proteom: Gesamtheit aller Proteine eines Lebewesens) haben gezeigt, dass es sich bei den von ihm produzierten Molekülen hauptsächlich um Peptide handelt, die unter dem Namen Adipokine zusammengefasst werden. Ihr Sekretionsprofil wird durch die Adipozytenhypertrophie (Überhöhung der Zahl der fettspeichernden Zellen) verändert, was sie nicht nur zu wichtigen Modulatoren des Fettgewebes an sich macht, sondern auch zahlreicher physiologischer Funktionen in anderen Zielorganen, einschließlich des Gehirns, der Leber, der Muskeln, des Gefäßsystems, des Herzens, der Bauchspeicheldrüse sowie des Immunsystems. Eine Störung und Veränderung der Adipokin-Absonderung könnte daher an der Pathophysiologie der MS beteiligt sein, das Risiko der Krankheitsentwicklung bei fettleibigen Personen erhöhen und das Ansprechen auf die Behandlung dämpfen [8].

Es gibt sowohl proinflammatorische Adipokine: Leptin, Resistin, Visfatin, Chemerin, Adipozyten-Fettsäure-Bindungsprotein 4 (FABP4), als auch antiinflammatorische Adipokine: Adiponectin und Apelin. Apelin fördert beispielsweise die Differenzierung von neuralen Stammzellen und kann daher nicht nur ein entzündungshemmender Faktor sein, sondern auch zu den im Verlauf der MS beobachteten Reparaturprozessen beitragen. Im gesunden Organismus besteht wie bei allen biologischen Regulationsprozessen eine Homöostase zwischen den verschiedenen Adipokintypen.

Schlussfolgerungen und Perspektiven

Vieles deutet darauf hin, dass Fettleibigkeit ein Risikofaktor für verschiedene Autoimmunkrankheiten, einschließlich MS, ist. Darüber hinaus wurde das Fettgewebe kürzlich als aktives endokrines Organ anerkannt, das durch Adipokine chronische Entzündungen auslösen kann. Adipokine werden nicht nur von Adipozyten ausgeschüttet. Auch andere Populationen von angeborenen und adaptiven Immunzellen produzieren sie. Sie weisen ein breites Wirkungsspektrum auf, was die Verbindung zwischen Immunfunktion, Stoffwechsel und Ernährungszustand noch verstärkt. Adipositas führt auch zu einer systemischen Polarisierung von Immunzellen, die teilweise durch Adipokine vermittelt wird. Die Entdeckung von Wegen, die Stoffwechsel und Autoimmunität miteinander verbinden, erweitert unser Verständnis für die Beziehung zwischen MS und bestimmten Lebensstilfaktoren. Leptin und Adiponektin sind die Adipokine, die am ausführlichsten untersucht wurden. Über andere wie Resistin, Chemerin, Visfatin, FABP4 und Apelin liegen nur wenige Informationen vor, so dass es schwierig ist, eindeutige Schlussfolgerungen zu ziehen, und Vergleiche zwischen Studien werden häufig durch Faktoren wie BMI, Alter, Geschlecht und Behandlungen erschwert, die alle einen erheblichen Einfluss auf die Adipokinwerte haben.

Verschiedene Adipokine könnten Biomarker für Neuroinflammation oder Neurodegeneration darstellen. Obwohl in den meisten Studien die Korrelation mit anderen, besser validierten Markern nicht berücksichtigt wurde, könnte eine Längsschnittüberwachung der Adipokine genauere Informationen über ihr Potenzial in diesem Sinne liefern.

Die genaue Pathophysiologie, durch die Adipokine zum Ausbruch oder Fortschreiten von MS beitragen können, ist noch nicht vollständig geklärt, aber die bessere Charakterisierung der Wirkungsweise dieser Hormone könnte sie oder ihre Rezeptoren zu zukünftigen therapeutischen Zielen von Interesse machen.

Fazit für Betroffene

Fettleibigkeit (Adipositas) und starkes Übergewicht sind weitere Risikofaktoren für die Entstehung der MS und begünstigen einen negativen, progredienten Verlauf der Erkrankung. MS-Erkrankte sollten daher unbedingt auf die Erreichung eines Normalgewichts achten und eher schlank bleiben. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass bei eingeschränkter körperlicher Leistungsfähigkeit und rascher Muskelermüdung ein geringeres Gewicht helfen kann, die Ausdauer zu steigern und die Lebensqualität zu verbessern.

Referenzen

[1] Correale J, Marrodan M. Multiple sclerosis and obesity: The role of adipokines. Front Immunol. 2022;13:1038393. Published 2022 Nov 15. doi:10.3389/fimmu.2022.1038393

[2] Apovian C. M. (2016). Obesity: definition, comorbidities, causes, and burden. The American journal of managed care, 22(7 Suppl), s176–s185.

[3] Emont, M. P., Jacobs, C., Essene, A. L., Pant, D., Tenen, D., Colleluori, G., Di Vincenzo, A., Jørgensen, A. M., Dashti, H., Stefek, A., McGonagle, E., Strobel, S., Laber, S., Agrawal, S., Westcott, G. P., Kar, A., Veregge, M. L., Gulko, A., Srinivasan, H., Kramer, Z., … Rosen, E. D. (2022). A single-cell atlas of human and mouse white adipose tissue. Nature, 603(7903), 926–933. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04518-2

[4] Hildreth, A. D., Ma, F., Wong, Y. Y., Sun, R., Pellegrini, M., & O’Sullivan, T. E. (2021). Single-cell sequencing of human white adipose tissue identifies new cell states in health and obesity. Nature immunology, 22(5), 639–653. https://doi.org/10.1038/s41590-021-00922-4

[5] Stampanoni Bassi, M., Iezzi, E., Buttari, F., Gilio, L., Simonelli, I., Carbone, F., Micillo, T., De Rosa, V., Sica, F., Furlan, R., Finardi, A., Fantozzi, R., Storto, M., Bellantonio, P., Pirollo, P., Di Lemme, S., Musella, A., Mandolesi, G., Centonze, D., & Matarese, G. (2020). Obesity worsens central inflammation and disability in multiple sclerosis. Multiple sclerosis (Houndmills, Basingstoke, England), 26(10), 1237–1246. https://doi.org/10.1177/1352458519853473

[6] Mowry, E. M., Azevedo, C. J., McCulloch, C. E., Okuda, D. T., Lincoln, R. R., Waubant, E., Hauser, S. L., & Pelletier, D. (2018). Body mass index, but not vitamin D status, is associated with brain volume change in MS. Neurology, 91(24), e2256–e2264. https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000006644

[7] Munger, K. L., Bentzen, J., Laursen, B., Stenager, E., Koch-Henriksen, N., Sørensen, T. I., & Baker, J. L. (2013). Childhood body mass index and multiple sclerosis risk: a long-term cohort study. Multiple sclerosis (Houndmills, Basingstoke, England), 19(10), 1323–1329. https://doi.org/10.1177/1352458513483889

[8] Guerrero-García, J. J., Carrera-Quintanar, L., López-Roa, R. I., Márquez-Aguirre, A. L., Rojas-Mayorquín, A. E., & Ortuño-Sahagún, D. (2016). Multiple Sclerosis and Obesity: Possible Roles of Adipokines. Mediators of inflammation, 2016, 4036232. https://doi.org/10.1155/2016/4036232

Bildquelle

Foto von Towfiqu barbhuiya auf Unsplash

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