Verflixte Kilos: Warum nehmen manche sofort zu, andere aber nie?
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Das Experiment gilt als Klassiker und Pionierleistung: Im Jahr 1990 luden kanadische Forschende einige Personen zu einem Langzeitversuch ein. Die Gruppe bestand aus zwölf eineiigen Zwillingspaaren, alle jung und männlich. Drei Monate lang sollten sie eine ungewöhnliche Herausforderung bewältigen: Sie sollten mehr essen, als sie es sonst taten.
An sechs Tagen pro Woche nahmen die Zwillinge zusätzlich zu ihren Mahlzeiten 1000 Kalorien zu sich, was etwa der Menge einer Pizza entspricht. In Summe waren das 84.000 Kalorien mehr. Gleichzeitig durften sich die Studienteilnehmer nur moderater Bewegung unterziehen, wobei das Ausmaß ebenfalls strikt vorgegeben war. Am Ende des Experiments prüften die Wissenschafter, wer wieviel Gewicht zugelegt hatte.
Die Studie, die im renommierten Fachjournal „The New England Journal of Medicine“ publiziert wurde, erbrachte paradox erscheinende Resultate. Im Schnitt nahmen die Männer gut acht Kilo zu, doch die Unterschiede waren im Einzelfall erheblich: Die geringste Gewichtszunahme betrug 4,3 Kilo, die stärkste hingegen 13,3 – bei exakt derselben Menge an Nahrung, zusätzlicher Energie und demselben Ausmaß an Bewegung. Wie war das möglich?
Gleichmäßig übergewichtig
Zwillingsstudien zeigten, dass Gewichtsunterschiede bei eineiigen Zwillingen weniger ausgeprägt sind als bei nicht verwandten Menschen. Das deutet seit Langem auf eine erbliche Komponente hin.
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Gleichmäßig übergewichtig
Zwillingsstudien zeigten, dass Gewichtsunterschiede bei eineiigen Zwillingen weniger ausgeprägt sind als bei nicht verwandten Menschen. Das deutet seit Langem auf eine erbliche Komponente hin.
Ganz offensichtlich wurde jene Person, die mehr als 13 Kilo zugelegt hatte, die überschüssige Energie praktisch gar nicht wieder los. Der Mann am anderen Ende der Skala hingegen hatte nur 40 Prozent der zusätzlichen Energie in Körpermasse umgewandelt. Der Rest war auf wundersame Weise verschwunden. Außerdem vermuteten die Autoren: Die Abweichung zwischen den Menschen wäre bei einer größeren Studiengruppe vermutlich noch viel ausgeprägter gewesen.
Die große Frage lautete: Wie war das möglich? Die Forschenden äußerten einen Verdacht, der damals allerdings technisch noch nicht überprüfbar war: Die Gewichtsunterschiede waren innerhalb der Zwillingspaare weitaus geringer als zwischen nicht verwandten Probanden, was auf eine starke genetische Komponente hindeutete.
Ist Übergewicht auch erblich?
Das Experiment wurde seit damals in verschiedenen Variationen wiederholt, das Ergebnis war jedes Mal ziemlich gleich: Unter kontrollierten Bedingungen ließ sich nachweisen, dass dieselbe Menge an zugeführter Energie keineswegs bei allen Menschen im gleichen Ausmaß das Körpergewicht erhöht – manche erscheinen sogar resistent gegenüber jeder Form der Gewichtszunahme, selbst wenn sie stark gesteigerte Kalorienmengen verzehren. Die Arbeiten scheinen zu bestätigen, was der Volksmund seit jeher sagt: Der eine könne nach Herzenslust essen, ohne ein Gramm Fett anzulagern, während andere schon zunehmen, wenn die Speisekarte lesen.
Lange fanden diese Studien außerhalb spezialisierter Fachkreise wenig Beachtung, doch zuletzt interessiert sich die Forschung vermehrt dafür, wie kürzlich das Wissenschaftsmagazin „Spektrum der Wissenschaft“ berichtete. Der Grund ist das wachsende Problem der global grassierenden Fettleibigkeit und Adipositas. Wenn man besser verstünde, welche noch wenig beleuchteten Faktoren – zusätzlich zu den üblicherweise debattierten Ursachen wie zuviel Nahrung und zuwenig Bewegung – das Körpergewicht beeinflussen, könnte man vielleicht neue Strategien gegen Übergewicht entwickeln. Und damit gegen chronische Erkrankungen, die mit einer bedenklich hohen Zahl an Kilos verbunden sind.
Um neue Einsichten zu erhalten, konzentrieren sich einige dieser Studien auf Personen, die sich am anderen Ende der Skala befinden: auf Menschen, denen es selbst bei ordentlicher Anstrengung nicht gelingt, Gewicht zuzulegen. Im Vergleich zur Zahl der Übergewichtigen ist das natürlich eine verschwindende Minderheit: In Ländern wie Österreich oder Deutschland ist inzwischen jede zweite Person übergewichtig, jede vierte sogar stark übergewichtig. Weltweit gilt heute gut eine Milliarde Menschen als adipös.
Konstitutionell schlank
Manche Menschen sind buchstäblich resistent gegenüber einer Gewichtszunahme: Selbst wenn sie es darauf anlegen, nehmen sie nicht zu. Die Forschung will wissen, woran das liegt.
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Konstitutionell schlank
Manche Menschen sind buchstäblich resistent gegenüber einer Gewichtszunahme: Selbst wenn sie es darauf anlegen, nehmen sie nicht zu. Die Forschung will wissen, woran das liegt.
Demgegenüber gibt es knapp zwei Prozent sogenannter konstitutionell schlanker Menschen: Personen, die extrem dünn und oftmals untergewichtig sind, ohne dass es dafür eine nachvollziehbare Erklärung gäbe. Eine große Übersichtsarbeit zum Thema „Constitutional Thinness“ fasste voriges Jahr die wesentlichen Merkmale zusammen: Diese Menschen leiden an keiner Krankheit oder Essstörung, sie nehmen nicht weniger Nahrung zu sich als andere Personen – oft essen sie sogar deutlich mehr, weil sie Gewicht zulegen wollen. Sie treiben nicht exzessiv Sport, und sogar ihr Körperfettanteil liegt meist im Normbereich.
Der scheinbar einzige Unterschied zu Zeitgenossen, die die Waage über Gebühr ausschlagen lassen, ist, dass sie fast unmöglich Gewicht zulegen, nahezu unabhängig von der Üppigkeit der Mahlzeiten. Es handelt sich somit um „anlagebedingt“ schlanke oder allzu schlanke Menschen, deren Reaktion auf Kalorienzufuhr rätselhaft ist.
Die Kehrseite der Medaille: extrem schlank
Nun könnte man in Zeiten der weltweiten Epidemie von Übergewicht meinen, es handle sich um ein Luxusproblem, sogar um eine erstrebenswerte Marotte der Biologie, doch so einfach ist es nicht. Zum einen leiden auch untergewichtige Menschen unter ihrem Körpergewicht und -bild, wie das Online-Portal „Knowable Magazine“ ausführte. Zum anderen könnte das Studium konstitutionell schlanker Menschen eben neue Erkenntnisse über jenen Faktorenmix erbringen, der zu Übergewicht beiträgt – gleichsam, indem man die Kehrseite der Medaille genauer betrachtet, das Gegenstück zu bedenklicher Gewichtszunahme.
Bisher ist dies allerdings nur eingeschränkt geschehen. Es existiert eine unüberblickbare Fülle an Studien zum Thema Übergewicht und Adipositas, es gibt aber weniger als 50, die sich mit allzu schlanken Menschen befassen, die aktuelle Übersichtsarbeit bereits eingerechnet. Als „kaum verstanden und wahrgenommen“ wird Constitutional Thinness darin bezeichnet.
Dennoch liegen inzwischen einige interessante Erkenntnisse vor. Zunächst muss man aber sagen: Die Naturgesetze werden freilich auch dadurch nicht außer Kraft gesetzt. Ob wir Körpergewicht zulegen oder nicht, ist grundsätzlich immer eine Frage der Energiebilanz: Es geht um die Frage, wieviel Nahrung wir zu uns nehmen und wieviel der dabei gewonnenen Energie wir wieder loswerden. Je nachdem, ob der Zuwachs an Energie deren Abgang überwiegt oder umgekehrt, steigt das Körpergewicht oder nicht.
Eine Frage der Energiebilanz
Energie bezieht der Mensch aus der Nahrung und baut dadurch Körpermasse in Form von Fett und Muskeln auf. Gleichzeitig verbrennen wir jeden Tag ständig Energie auf vielfältige Weise: erstens durch den sogenannten Grundumsatz, den Energieverbrauch in Ruhe, der grundlegende Körperfunktionen gewährleistet. Mit 60 bis 70 Prozent der zugeführten Energie ist dies der größte Posten.
Zweitens verlieren wir Energie durch die Thermogenese: Bei der Verdauung und beim Stoffwechsel entsteht Wärme, die wiederum Energie kostet, etwa zehn Prozent. Schließlich baut der Mensch durch Ausscheidungen, durch Stuhl und Urin, ungefähr weitere zehn Prozent der zugeführten Kalorien wieder ab.
Sport im Fitness-Center
Körperliche Bewegung ist aus vielen Gründen gesund und dringend zu empfehlen. Doch Kalorien baut der Körper dabei in geringerem Ausmaß ab als häufig angenommen.
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Sport im Fitness-Center
Körperliche Bewegung ist aus vielen Gründen gesund und dringend zu empfehlen. Doch Kalorien baut der Körper dabei in geringerem Ausmaß ab als häufig angenommen.
Und Sport? Verbrennt natürlich auch Kalorien, aber leider weniger als häufig angenommen: Mehr als zehn Prozent Anteil am Gesamtenergieverbrauch hat körperliche Betätigung selten, meistens sogar deutlich weniger. Die Hoffnung, durch intensive Trainingseinheiten rasch große Zahlen unliebsamer Kilos azubauen, ist daher überzogen, wie auch Studien im vergangenen Jahrzehnt zeigten.
Eine dieser Arbeiten verglich den Kalorienverbrauch typischer Amerikaner mit jenem der Hadza, von Menschen, die noch als Jäger und Sammler in Tansania leben. Letztere bewegen sich an einem einzigen Tag etwa so viel wie der Durchschnittsamerikaner in einer ganzen Woche. Forschende maßen den Kalorienverbrauch in beiden Gesellschaften und gelangten zu einem irritierenden Ergebnis: Er war in etwa gleich hoch.
Andere Studien untersuchten die Auswirkung von Sportprogrammen auf übergewichtige Menschen und gelangten zu ähnlichen Ergebnissen: Der Einfluss auf den Kalorienverbrauch war zwar vorhanden und messbar, aber bescheiden – und viel geringer als Menschen erwarten würden, die schwitzen und keuchen, um eine angepeilte Zahl an Kilos zu verlieren. Ein Grund dürfte sein, dass der Körper den Energieverbrauch in Ruhe und beim Schlafen herunterfährt, wenn er regelmäßig Sport treibt – grundsätzlich ein positiver Effekt neben vielen anderen bei körperliche Betätigung. Beispielsweise wird auch die Ausschüttung von Stresshormonen wie Cortisol und Adrenalin herabgesetzt.
Hadza-Jäger in Tansania
Diese Menschen bewegen sich pro Tag so viel wie der Durchschnitts-Amerikaner in einer Woche. Verblüffenderweise verbrennen sie dabei aber kaum mehr Energie.
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Hadza-Jäger in Tansania
Diese Menschen bewegen sich pro Tag so viel wie der Durchschnitts-Amerikaner in einer Woche. Verblüffenderweise verbrennen sie dabei aber kaum mehr Energie.
Mit anderen Worten: Sport ist aus vielen Gründen gesund und ratsam: Er reduziert Stress, stärkt Muskeln, Herz und Kreislauf, er mindert Entzündungen, die im Körper unbemerkt schwelen können. Bloß um größere Mengen an Kalorien effizient loszuwerden ist Sport deutlich weniger gut geeignet als vielfach angenommen.
Wie aber werden besonders schlanke Menschen Energie los, offensichtlich größere Mengen davon als ihre schwergewichteren Zeitgenossen? Da diese Personen im Schnitt nicht weniger essen (und oft sogar mehr), muss ihr Geheimnis wohl darin liegen, überdurchschnittlich viel Energie abzubauen – deutlich mehr als andere Menschen. Darauf deutete bereits die Studie aus dem Jahr 1990 hin, wonach einige Probanden rund 60 Prozent der zugeführten Kalorien auf wundersame Weise wieder verloren, während andere fast sämtliche Kalorien an ihrem Körper platzierten.
Phänomen Körperwärme
Mehrere mögliche Erklärungen liegen mittlerweile vor. Beispielsweise ergaben Messungen bei konstitutionell dünnen Personen eine leicht höhere Körpertemperatur nach der Nahrungsaufnahme. Bei allen Menschen steigt die Temperatur beim und nach dem Essen leicht an (weshalb uns dabei wärmer wird), weil der Körper Energie zur Verwertung der Nahrung aufwendet – und somit Energie verbraucht. Bei der Gruppe der extrem Schlanken dürfte dieser Effekt stärker ausfallen als im Schnitt, wenn auch nur geringfügig um 0,14 Grad Celsius.
Ein weiterer Einflussfaktor scheint der Stoffwechsel zu sein: Viele besonders Dünne dürften mehr der zuvor zugeführten Kalorien auf der Toilette zurücklassen als andere Personen. Doch die teils enormen Unterschiede bei der Gewichtszunahme können diese Faktoren noch nicht hinlänglich erklären. Es muss noch bedeutendere Ursachen geben – und dies dürfte die Gentik sein, wie die Autoren der Studie von 1990 ebenfalls bereits vermutet hatten.
Was die Forschenden damals, als noch nicht einmal das Humangenom entschlüsselt war, nicht zur Verfügung hatten, waren sogenannte genomweite Assoziationsstudien, kurz GWAS. Deren Prinzip, kurz erklärt: Man stützt sich auf riesige medizinische Datenbanken wie etwa die britische Biobank, in denen gesundheitliche Kennzahlen, persönliche Merkmale, genetische Informationen und Krankheiten Hunderttausender Freiwilliger erfasst sind. In diesen Datensätzen sucht man nach Übereinstimmungen – beispielsweise nach Korrelationen zwischen hohem oder geringem Körpergewicht und damit einhergehenden Gen-Varianten.
Schlüsselstellen im Erbgut
Im Rahmen solcher Studien gelang es mittlerweile, Stellen im Erbgut zu identifizieren, die mit dem Körpergewicht in Zusammenhang stehen. Etwa zehn dieser Stellen im Genom scheinen interessanterweise sowohl bei Übergewicht als auch bei Untergewicht eine Rolle zu spielen und daher, wie die Forschenden schreiben, „unterschiedliche Seiten derselben Münze zu repräsentieren“. Zugleich gelang es aber auch, Abschnitte im Genom wie das Gen CADM2 speziell mit konstitutionell schlanken Menschen in Verbindung zu bringen. Von diesem Gen wusste man bereits, dass es vermutlich daran beteiligt ist, die Energiebalance des Körpers zu regulieren.
Besonderes Augenmerk gilt seit einigen Jahren einem Erbgutabschnitt namens Anaplastische Lymphomkinase, kurz ALK. Ein internationales Forschungsteam, dem auch der österreichische Genetiker Josef Penninger angehörte, führte zusätzlich zu einem GWAS-Screening auch Tierstudien durch, um die physiologische Funktion dieses Gens zu untersuchen. Daher weiß man heute, dass ALK den Fett- und Glukosestoffwechsel sowie das Körpergewicht beeinflusst und eine Art Schalter für konstitutionelle Schlankheit sein könnte. Es handle sich vermutlich um einen „Schlüsselregulator“ für Energieverbrauch und ein Kandidaten-Gen für Schlankheit, folgern die Forschenden.
Ein Gen für Schlankheit
Was bedeuten nun diese Ergebnisse? Die Wissenschaft hofft, dass ein besseres Verständnis der genetischen Mechanismen, die das Körpergewicht mit beeinflussen, den Weg zu neuen Wirkstoffen gegen Übergewicht weisen könnte – die Ergründung der genetischen Ursachen für Schlankheit könnte somit helfen, auch deren Gegenstück, die verbreitete Fettleibigkeit, präziser zu verstehen und zu behandeln.
All jenen, die täglich den Kampf gegen die Kilos führen, bleibt für den Moment leider nur die Möglichkeit, weiterhin auf ihre Energiebilanz zu achten. Diese Formel gilt schließlich nach wie vor – auch wenn nach jüngerem Wissen die Gene ihren Anteil daran haben, dass manche Personen für einen ausgeglichenen Kalorien-Saldo deutlich weniger Energie benötigen als andere. Die meisten Menschen wussten es ohnehin längst: Die Welt ist ungerecht.
Alwin Schönberger
leitet das Wissenschafts-Ressort.