1 EINLEITUNG

Das Körpergewicht wird reguliert durch ein Gleichgewicht zwischen Aufnahme von Nahrung (Verhaltensvorgang) und Verstoffwechselung und Speicherung von Nahrung (physiologischer Vorgang). Diese Balance des natürlichen Nahrungsprozesses lässt sich vereinfacht als ein Kreislauf beschreiben: Wahrgenommener Hunger motiviert zur Nahrungsaufnahme und dieser wiederum folgt ein Sättigungsgefühl. Die aufgenommene Nahrung wird verdaut, die dem Körper zugeführte Energie verbraucht oder gespeichert, nach einigen Stunden schließt sich der Kreis von neuem.

Die wesentliche Regulation dieser Vorgänge erfolgt über das Gehirn. Weitere modulierende Komponenten des komplexen Systems sind Neurotransmitter, verschiedene Peptide und Hormone.

Gegenwärtig wird dem klassischen homöostatischen Modell ein offenes System gegenüber gestellt, das periphere Signale und Modulationen aufnimmt und in zentralen Schaltstellen koordiniert. Feste Stellgrößen werden im Sättigungs-Hunger-Prozess nicht mehr postuliert (in Logue, 1998). Die große Publikationszahl zu diesem Thema verdeutlicht die aktuellen Bestrebungen, die Vielzahl an bislang erforschten beteiligten zentralen und peripheren Strukturen in ein Gesamtkonzept zu integrieren.

Auch für die Erklärung pathologischer Veränderungen im Essverhalten beim Menschen ist das homöostatische Modell nicht mehr ausreichend. Entgleisungen in der Regulation des Körpergewichts sind sowohl auf der Verhaltens- als auch auf der physiologischen Ebene zu suchen.

Die Essstörungen sind in Genese und Symptomatik sehr verschieden ausgeprägt. Gemeinsam ist ihnen der pathologische Umgang mit Nahrung, die ständig kreisenden Gedanken um Essen, die extreme Ernährungsweise, die sich als Exzesse oder komplette Nahrungsverweigerung äußern. Diese Entgleisungen können lebensbedrohliche körperliche und psychische Störungen zur Folge haben.

Zu den Störungen des Ernährungsverhaltens zählen die Fettsucht, Anorexia nervosa und Bulimia nervosa. Anfangs wurden sie zu Persönlichkeitsstörungen [Seite 5↓]oder Neurosen gezählt. Inzwischen werden Anorexia und Bulimia nervosa in den internationalen Klassifikationen als eigenständige Krankheiten erfasst (Dilling, 1999).

Alle drei Krankheitsgruppen treten typischerweise mit hoher Inzidenz in Ländern der Industrienationen mit hohem ökonomischem Lebensstandard auf. Das globale Ungleichgewicht im Kalorienverbrauch in Verbindung mit Veränderungen der Arbeits- und Freizeitgewohnheiten hat sich seit Beginn des 20. Jahrhunderts gravierend verschärft. In den westlichen Industrienationen führte dies teilweise zu Überernährung exzessiven Ausmaßes.

Ebenfalls auffallend ist die wesentlich höhere Erkrankungsrate von Mädchen und Frauen als die von Männern. Hormonelle und metabolische Ursachen werden zur Erklärung herangezogen. Ein deutlicher Einfluss auf den psychopathologischen Prozess der Essstörungen geht jedoch auch vom gesellschaftlich vermittelten Körperideal aus. So kehrte sich die positive Relation zwischen Übergewichtigkeit und sozialem Status im Laufe der „Zivilisation“ um. Damit veränderte sich auch die Beurteilung seitens der Gesellschaft, in der Untergewicht inzwischen ein Kriterium für das weibliche Schönheitsideal ist.

In der Entwicklung von Essstörungen sind somatische und psychische Ursachen zu suchen. Infolgedessen muss der Ansatz der wissenschaftlichen Erklärungsmodelle ganzheitlich sein. Konkret für die Therapie bedeutet dies die Kombination psychotherapeutischer, pharmakologischer und internistischer bzw. chirurgischer Methoden.

Im Folgenden werden die Formen der Essstörungen kurz dargestellt:

Die oder Magersucht wird unter Schulmädchen in den USA mit einer Prävalenz von 1 % angesetzt (Lucas, 1991). Sie stellt die älteste der in der Literatur beschriebenen Essstörungen dar. Im Vordergrund steht die „Sucht“ nach Gewichtsreduktion, die eine extreme Diät bis hin zur vollständigen Verweigerung von Nahrung und Flüssigkeit zur Folge hat. Psychodynamisch erklärt sich die nach außen hin sichtbare Essstörung durch das kindliche Streben nach Selbstkontrolle und Autonomie. Im Gegensatz zu sekundär anorektischen Symptomen bei schweren organischen oder psychotischen Erkrankungen ist der Appetit bei Patientinnen mit Anorexia nervosa oft nicht reduziert. Somit ist eher eine Störung in der „Sättigung“ als im „Hunger“ als pathologisches Modell zu diskutieren. Die [Seite 6↓]Patientinnen zeigen typischerweise eine gestörte Wahrnehmung ihres Körperschemas und sind in der Regel nicht oder erst sehr spät krankheitseinsichtig. Die Mortalitätsrate unter diagnostizierten Frauen mit Anorexia nervosa beträgt bis zu 18 %.

Im Zusammenhang mit der Gewichtsreduktion vorausgehenden oder folgenden Amenorrhoe und pathologischen Hormonspiegeln von Gonadotropinen, Schilddrüsen- und Wachstumshormonen wurde eine Beteiligung hypothalamischer Strukturen vermutet. Ebenfalls wurde in Gehaltsbestimmungen eine verminderte Anzahl serotonerger Neurone im ZNS gefunden. wurde eine verminderte Serotonin (5-HT)-Synthese und 5-HT-Wiederaufnahme nachgewiesen (Zemishlany et al., 1987). Allerdings ist noch unklar, ob der niedrige 5-HT-Spiegel der Erkrankung ursächlich vorausgeht oder ein sekundärer Effekt durch chronischen Mangel an Nahrungssubstrat vorliegt.

Die , zunächst als Variante der Magersucht verstanden (Russell, 1979), zeigt unter 16- bis 40-jährigen Frauen in den USA eine Prävalenz von 1-2 %. Die Betroffenen, meist älter als anorektische Patientinnen, leiden typischerweise an einer zwanghafte Beschäftigung mit der Nahrungsaufnahme. Es kommt zu unkontrollierten Essattacken, denen typischerweise selbstinduziertes Erbrechen folgt, was einen Circulus vitiosus von extremer Magenentleerung und Magenfüllung auslöst. Der Kreislauf wird häufig durch Missbrauch von Laxantien, übertriebene sportliche Betätigung oder andere Methoden zur Gewichtsreduktion erweitert. Gravierende lebensbedrohliche Gesundheits-schädigungen treten durch Stoffwechselentgleisungen auf, an erster Stelle durch Elektrolytverluste. Die Bulimie ist signifikant häufig mit Depressionen vergesellschaftet, was den Einsatz von klassischen Antidepressiva und Serotonin-Wiederaufnahmehemmern (SSRI) in neueren pharmakologischen Therapiemodellen erklärt (Brownell und Fairburn, 1995; Halford und Blundell, 2000a).

Auch bei der Bulimia nervosa liegen experimentelle Ergebnisse zum serotonergen System vor. Nach Brewerton et al. (1992) zeigte sich eine reduzierte Sensitivität der postsynaptischen 5-HT-Rezeptoren, über die u.a. hormonelle Regulationen von Corticosteroiden, Wachstumshormon und Prolaktin vermittelt werden. Eine wichtige Rolle scheint letztgenanntes Hormon in Zusammenhang mit 5-HT und der gemeinsamen hypothalamisch-hypophysiären Achse bei der Bulimia nervosa zu spielen (Brewerton et al., 1992; Jimerson, 1990).

Als letzte und prozentual bedeutendste Gruppe ist die zu nennen. Ergebnisse epidemiologischer Studien geben an, dass fast jeder zweite Bundesbürger zwischen 25 und 69 Jahren übergewichtig ist. Die Prävalenz der Adipositas beträgt in Deutschland 17-19 % (Wirth, 1998). Die weltweiten Ausgaben für die Adipositas-Therapie belaufen sich auf über 15 Billionen DM. In Deutschland liegt der Anteil an den gesamten Behandlungskosten bei etwa 5,4 %, wobei die Ausgaben für durch Adipositas mitbedingte Krankheiten nicht einbezogen sind.

Index für das Normgewicht ist der Body Mass Index (BMI), der Quotient aus Körpergewicht in kg und (Körpergröße in m). Der BMI für Normalgewicht wird mit 18.5-24.9, für Präadipositas oder Übergewicht mit 25-29.9, für die eigentliche Adipositas der Grade I-III zwischen 30 und 40 festgesetzt. Die Adipositas ist eine chronische Krankheit, die erwiesenermaßen mit einer Verkürzung der Lebenserwartung einher geht und eine kontinuierliche Behandlung erfordert (Wirth, 1998).

Die Verbindung von Adipositas mit verminderter Glucosetoleranz bzw. Diabetes mellitus Typ 2, Dyslipoproteinämie, essentieller Hypertonie und Hyperurikämie ist seit Ende der 60er Jahre als „Metabolisches Syndrom“ oder „Reaven Syndrom“ in Literatur und Klinik eingegangen (in Wirth, 1998; Unger und Orci, 2001). Das hohe Morbiditätsrisiko für zerebrale, koronare und periphere Gefäßkrankheiten determiniert den Krankheitsverlauf wesentlich.

Die Gewichtsreduktion zur Verhinderung oder Bekämpfung der körperlichen Folgeschäden stellt das vorrangige Therapieziel dar. Nur die radikale Veränderung der Nahrungszusammensetzung, Essgewohnheiten und allgemeinen Lebensweise kann die Krankheit ursächlich angehen.

Für eine medikamentöse Behandlung der Essstörungen fehlen trotz langjähriger Forschungsarbeit noch immer wissenschaftlich gesicherte Studien an ausreichend großen Patientenkollektiven. Die Involvierung serotonerger Mechanismen in die Pathophysiologie der Essstörungen bestätigt sich jedoch in Studien der letzten Jahre (in Ellrott, 2000).

Katecholaminerge Substanzen, vor allem Amphetamine wie Fenproporex, wurden anfangs als Appetitzügler verwendet. Wegen der zentral stimulierenden und der kardiovaskulären Nebenwirkungen, vor allem aber wegen des Suchtpotentials, [Seite 8↓]sind Amphetamine nicht mehr für die Behandlung von Essstörungen indiziert. Bereits in den späten 80er-Jahren wurden an Kliniken erfolgreiche Therapien bei Übergewicht mit den serotonerg wirkenden Substanzen -Fenfluramin und Fluoxetin durchgeführt (in Ellrott, 2000; Halford und Blundell, 2000a).

Die Ergebnisse einer anhaltenden Gewichtsreduktion nach -Fenfluramin-Gabe bei Adipositas wurden auf einen schnelleren Eintritt der Sättigung durch seine Wirkung als 5-HT-Wiederaufnahmehemmer sowie als -Freisetzer zurückgeführt (Finer, 1992). Allerdings mussten sowohl Fenfluramin als auch -Fenfluramin wegen ihrer starken kardiopulmonalen Nebenwirkungen vom Markt genommen werden (Wechsler, 1998, Glazer, 2000).

Fluoxetin gehört in die Gruppe der SSRI und ist als Antidepressivum bekannt. Bei bulimischen Patienten zeigte sich nach Substanzgabe eine Normalisierung des Essverhaltens. Fluoxetin ist in der Behandlung der Bulimia nervosa zugelassen und indiziert, wobei die medikamentöse Therapie nur in Verbindung mit Psychotherapie erfolgen darf. Der Einsatz in der Therapie der Anorexia nervosa wird nach anfänglich positiven Ergebnissen inzwischen nicht mehr empfohlen (in Kaye,1997).

In Studien mit Fluoxetin und Nisoxetin, einem selektiven Noradenalin (NA)-Wiederaufnahmehemmer, konnte belegt werden, dass nur eine Kombinationstherapie effektiv hypophagisch wirkte. Dies führte zur Entwicklung einer Substanz, die sowohl die Katecholamin- als auch die 5-HT-Wiederaufnahme hemmte. Als neues Pharmakon erfüllte Sibutramin dieses Profil. Der Wirkmechanismus über beide Transmittersysteme basiert auf der serotonerg vermittelten postprandialen Sättigung und reduzierten Energieaufnahme und dem noradrenerg vermittelten Abbau von viszeraler Fettmasse und verstärkter Thermogenese. In klinischen Studien der späten 90er-Jahre wurde Sibutramin mit Erfolg zur Reduktion des Gewichts und der weiteren Risikofaktoren des metabolischen Syndroms erprobt (Astrup, 1998). Die Wirkung erstreckt sich auf normalgewichtige und adipöse Probanden und zeigt eine additive Wirkung zu Diäten. Weder eine Neurotoxizität, noch Suchtverhalten konnten bislang gezeigt werden (Jackson et al., 1997), allerdings ist der Einsatz bei pathologischen Blutdruckwerten kontraindiziert (Leferink, 1999). In den USA ist Sibutramin unter dem Handelsnamen Meridia®, in Deutschland als Reductil® seit 1998 inzwischen [Seite 9↓]ebenfalls zugelassen.

Inzwischen wird Orlistat, auch als Xenical® bekannt, ein Inhibitor der Pankreaslipase, in klinischen Adipositas-studien am Menschen erfolgreich eingesetzt (in Ellrott, 2000). Die Substanz wirkt über eine Assimilationshemmung der aufgenommenen Nahrung im Darm. Orlistat ist für die Adipositastherapie in Verbindung mit einer Fett-Reduktionsdiät zugelassen und zeigt eine Reduktion des Körpergewichts bis 15 % in einem Jahr (Leferink, 1999). Wegen der Steatorrhöe kann es unter Langzeitbehandlung zu Mangelerscheinungen der fettlöslichen Vitamine kommen. Aktuelle Forschungsarbeiten stellen die Entwicklung von Antagonisten der erst 1998 entdeckten Peptide Orexin-A und Orexin-B als Gewichtsreduktoren in Aussicht (in Halford und Blundell, 2000a).

Das Körpergewicht wird reguliert durch die Bilanz aus aufgenommenen Nahrungsbausteinen und verbrauchter Energie. Diese wird nicht auschließlich durch exogene Faktoren, wie Zusammensetzung der Grundnahrungsmittel Fette, Kohlenhydrate und Proteine oder körperliche und geistige Aktivität beeinflusst. Körpereigene Peptide, Monoamine und Hormone haben an der Regulation von Hunger und Sattheit, sowie an der Verwertung der Nahrung wesentlichen Anteil.

Unterschieden wird zwischen stimulierenden und hemmenden Einflüssen auf die Nahrungsaufnahme. Dabei wirken als klassische Stimulantien Opioide und Cannabis, neuere Substanzen sind Neuropeptid Y (NPY), Galanin, Orexin und melaninkonzentrierendes Hormon (MCH) (Leibowitz, 1995; Leibowitz und Alexander, 1998; in Friedman und Halaas, 1998). Hemmend auf die Nahrungsaufnahme wirken vor allem Amphetamine, Serotonin, Cholecystokinin (CCK), Leptin und Bombesin (Blundell und Leshem, 1975; Smith und Gibbs, 1975; Gibbs und Smith, 1989; in Houpt, 2000).

In der Forschung zur Pathogenese von Essstörungen kristallisierten sich zwei Mechanismen heraus: 1. über zentralnervöse Projektionsbahnen und 2. über periphere Botenstoffe vermittelt. Unter den zentral wirkenden Substanzen sind vor allem die katecholaminergen Transmitter Dopamin (DA) und Noradrenalin sowie 5-HT zu nennen (in Parker, 1999). Ein Ungleichgewicht in Produktion, Ausschüttung und Wiederaufnahme dieser Botenstoffe liefert wahrscheinliche Ursachen für entgleiste Reaktionen im Angst-, Aggressions- und im Essverhalten.

Versuche von Anand und Brobeck zeigten bereits 1951, dass Läsionen im ventromedialen Hypothalamus (VMH) zu Hyperphagie und im lateralen Hypothalamus (LH) zu Hypophagie führten. Dies stellte den Hypothalamus erstmals als zentrales Regulationsgebiet in die Diskussion.

Die Beachtung von peripheren, vor allem gastrointestinalen Mechanismen für die Regulation und Fehlregulation von Nahrungsaufnahme entwickelte sich aus der Adipositasforschung im Rahmen der Inneren Medizin. Im Zusammenhang mit der Multimorbidität von Übergewichtigen mit Diabetes mellitus Typ 2, Störungen im Fettsäure- und Lipoproteinhaushalt, Bluthochdruck und koronare Herzkrankheit stieß man auf gastrointestinal wirkende „sättigende“ Substanzen (wie CCK, Bombesin, Enterostatin).

Serotonin wirkt sowohl peripher im Magen-Darm-Trakt als auch in zentralnervösen Strukturen. Die bereits erwähnte neu entwickelte Substanz Sibutramin wirkt zentral sättigend. Sibutramin hemmt sowohl die Wiederaufnahme von 5-HT als auch von NA (Jackson et al., 1997). Dies erklärt möglicherweise die potenzierte und über Monate anhaltende klinische Wirksamkeit von Sibutramin in der Therapie von Adipositas (Astrup, 1998).

Neuropeptid Y ist die bislang stärkste beschriebene orexigene Substanz (in Friedman und Halaas, 1998). NPY wurde erstmals von Tatemoto et al. (1982) synthetisiert und stimuliert nach intrahypothalamischer Gabe die Nahrungsaufnahme bei Ratten (Jolicoeur et al., 1995). Diese hyperphage Wirkung von NPY wird durch den serotonerg vermittelten Sättigungseffekt gehemmt, wie in Versuchen mit -Fenfluramin gezeigt werden konnte (Currie und Coscina, 1996). Signifikant erniedrigte hypothalamische NPY-Konzentrationen fanden sich in tumorkranken, anorektischen Ratten, bei adipösen Ratten konnte keine hyperphage Wirkung von appliziertem NPY beobachtet werden (Chance et al., 1994).

Die molekularbiologische Charakterisierung des Gens für Fresssucht bei Mäusen () zeigte vor wenigen Jahren, dass dieses Gen das Hormon Leptin kodierte. Dieses neu entdeckte Hormon wird im Fettgewebe und in geringerem Masse im Magenepithel und in der Plazenta exprimiert. Seine Freisetzung ins Plasma erfolgt über spezifische Rezeptoren im Hypothalamus (in Friedman und Halaas, 1998).

Exogenes Leptin reduziert die Futteraufnahme und erhöht den Energieverbrauch [Seite 11↓]in Versuchen an der frei fressenden Ratte. Ein schwächerer Effekt wurde bei der hochkalorisch ernährten Adipositas-Ratte beobachtet (Clapham et al., 1997).

Endogene Leptinkonzentrationen im humanen Plasma verändern sich nicht kurzfristig nach Nahrungsaufnahme (wie zum Beispiel Glukose, Insulin, CCK), sondern stellen vielmehr eine längerfristige Reaktion des Körpers auf gebildetes Fettgewebe dar. Im Hungerzustand ist die Leptinkonzentration im Plasma vermindert, kontinuierliche Gewichtszunahme erhöht dagegen den Leptinspiegel. Dieser Effekt wurde auch bei Patientinnen mit Anorexia nervosa beobachtet, bei denen der Leptin-Plasmaspiegel positiv mit der Erhöhung des BMIs korrelierte (Nedvidkova et al., 2000). Seit Anfang des Jahres 2001 laufen in den USA erstmals Studien am Menschen, in denen dem während einer Diät niedrigen Leptinspiegel mit einer Leptinsubstitution entgegengewirkt werden soll. Der Stoffwechselumsatz könnte damit stimuliert und eine bessere Gewichtsreduktion unter Diät ermöglicht werden. Eine direkte Interaktion zwischen serotonergem System und Leptin ist unwahrscheinlich. Leptin hemmt jedoch die Wirkung von NPY. Umgekehrt wird die anorektischen Wirkung von Leptin durch CCK potenziert (in Halford und Blundell, 2000b; in Friedman und Halaas, 1998).

In Versuchen zur Erforschung peripherer Sättigungsfaktoren wurden erhöhte Plasma-spiegel des Neuropeptids CCK nach Nahrungsaufnahme und gastrointestinaler Nahrungspassage gefunden (Smith und Gibbs, 1975; In Gibbs und Smith, 1989). Mit der Entdeckung der zwei CCK-Rezeptor-Subtypen A und B (Innis und Snyder, 1980) und der experimentellen Einführung hochpotenter Rezeptorantagonisten wurde der Zusammenhang zwischen peripheren und zentralen Faktoren erstmals evident: CCK-Rezeptoren kommen in Pylorus, Pankreas und im ZNS vor. CCK-Rezeptoren finden sich im ZNS (Hill und Woodruff, 1990).

Stallone et al. wiesen 1989 nach, dass CCK mit 5-HT interagiert. Aus dieser Interaktion wurde darauf geschlossen, dass der inhibitorische Effekt des Oktapeptids CCK-8 auf die Nahrungsaufnahme von der zentralen serotonergen Aktivität abhängt (Silver und Morley, 1991; Simansky, 1998; Grignaschi et al., 1993). Ergänzend dazu wurden von Voigt et al. (1998) im lateralen Hypothalamus der nahrungskarenten Ratte nach peripherer Gabe von CCK eine erhöhte Freisetzung von 5-HT beobachtet. Eine Beteiligung von 5-HT-Rezeptoren wird vermutet (Voigt et al., 1998).

Die tierexperimentelle Forschung über physiologisches Essverhalten erfolgt vorwiegend mit Ratten. Die genetisch veränderte Zucker-Ratte (Zucker, 1972) bietet ein Tiermodell, das bis heute in der Untersuchung familiärer Fettsucht beim Menschen große Bedeutung einnimmt (Unger und Orci, 2001). Die Konzentration der Monoamine in verschiedenen Hirnregionen der Zucker-Ratten zeigte deutliche Veränderungen:
5-HT und sein Metabolit 5-Hydroxyindolessigsäure (5-HIAA) wurden in verringerter Konzentration u.a. in Hypothalamus, Hippocampus und Striatum gemessen (Orosco et al. 1986). Neben einer peripheren Hyperinsulinämie und Insulinresistenz zeigte sich bei den Zucker-Ratten ein fehlender Sättigungseffekt nach Insulin-Glukose-Infusion (Orosco et al., 1996). Ebenfalls fand sich bei den adipösen Ratten eine verminderte Empfindlichkeit für den Sättigungseffekt von CCK, NPY (McLaughlin und Clifton, 1980) und Leptin (Friedman und Halaas, 1998).

Ende des letzen Jahrhunderts hatten Forscher bereits die Existenz einer endogenen Substanz mit vasopressiven Eigenschaften vermutet. 1933 nannten Erpsamer und Kollegen diese Substanz „Enteramin“. Sechs Jahre später konnten Rapport, Green und Page einen „Serum tonisierenden Faktor“, das sogenannte “Serotonin“, isolieren. Rapport gelang 1949 die strukturelle Aufklärung selbiger Substanz als 5-Hydroxy-Tryptamin (5-HT). Erst Anfang der 50er Jahre wurden Enteramin und Serotonin als identisch erkannt.

Die anfängliche Vermutung, 5-HT habe nur periphere Bedeutung durch sein Vorkommen in Darm und Blut, erwies sich bald als Irrtum: in unterschiedlicher Konzentration wurde 5-HT auch im Gehirn gefunden: mittels weiterentwickelter histochemischer und autoradiographischer Techniken gelangen zunehmend genauere Gehaltsbestimmungen im zentralen Nervensystem (ZNS) (Amin et al., 1954; Dahlström und Fuxe, 1964). Parallel stieg das wissenschaftliche Interesse für 5-HT als motorisch aktivierende, das Verhalten und das innere Milieu regulierende Substanz rapide an.

	Abbildung 1: Reaktionsmechanismus der Synthese und des Metabolismus von 5-HT

Serotonin wird aus der essentiellen Aminosäure Tryptophan gebildet. Tryptophan wird bevorzugt von serotonergen Neuronen aufgenommen. Die Aufnahme erfolgt über ein Carriersystem und durch Diffusion durch die Blut-Liquor-Schranke. Der erste Syntheseschritt besteht in der Hydroxylierung durch Tryptophanhydroxylase, es entsteht L-5-Hydroxytryptophan (5-HTP). Im folgenden Schritt wird 5-HTP durch Dopadecarboxylase zu 5-Hydroxytryptamin (5-HT) decarboxyliert.

Der Hauptanteil des gebildeten 5-HT wird in synaptische Vesikel aufgenommen, ein kleiner Teil verbleibt im Syntheseort, dem Cytoplasma. Die 5-HT-Freisetzung erfolgt bei neuronaler Entladung als kalziumabhängige Exocytose und Exocytose-unabhängig (Grahame, 1971). Das freigesetzte 5-HT wird durch Monoaminoxidase A (MAO-A) zu 5-HIAA abgebaut. Nicht metabolisiertes freigesetztes 5-HT (bis zu 90 %) wird über ein Na/K-ATPase-abhängiges Transporterprotein ins Zytoplasma der Neurone wiederaufgenommen. 5-HT wird nun entweder im Zytoplasma gespeichert, in die Vesikel transportiert oder durch Monoaminoxidase B (MAO-B) zu Acetat und weiter durch die Alkoholdehydrogenase zu 5-Hydroxyindol-Essigsäure (5-HIAA) und
5-Hydroxytryptophol abgebaut. Im Corpus pineale wird 5-HT zu Methoxytryptamin und weiter zu N-Acetyl-5-methoxytryptamin (Melatonin) metabolisiert.

Die Ursprungskerne serotonerger Neurone werden von neun Zellclustern gebildet. Die wichtigsten Kerngebiete befinden sich in der Raphe, weitere sind in der Pons und im oberen Hirnstamm lokalisiert. Von den rostralen Gruppen Raphe dorsalis, Raphe medianus und Nucleus interpeduncularis gehen extensive Innervationen des Telencephalon und Diencephalon aus (Dahlstrom und Fuxe, 1964). Diese Projektionen innervieren häufig überlappende Terminalfelder. Von der dorsalen Raphe führen Projektionen zum Neostriatum, zum Cortex und zum Thalamus, die mediane Raphe hingegen innerviert das limbische System.

Die kaudalen Kerngruppen der Raphe projizieren überwiegend ins Rückenmark. Interessant ist, dass es reziproke Verbindungen zwischen Zentren des Vorderhirns und der Raphe gibt, die möglicherweise vorverarbeitete Informationen über die Außenwelt der Raphe zugänglich machen (in Baumgarten und Grozdanovic, 1995). Serotonerge Zellkörper wurden im Großhirn selbst nicht gefunden. Die größte Dichte serotonerger Neurone wurde im Hypothalamus, Mittelhirn und der Area postrema nachgewiesen (Amin et al., 1954).

Unter Gliederungspunkt 1.4 werden die neuronalen Gebiete, die für die Regulation der Nahrungsaufnahme relevant sind, genau dargestellt. Auf eine ausführliche Charakterisierung sämtlicher serotonerger Innervationsgebiete soll in Baumgarten und Gröthert (1997) verwiesen werden.

Der Transmitter Serotonin ist wesentlich an komplexen zentralen Regulationen für unterschiedliche Verhaltensmuster und an der Aufrechterhaltung der physiologisch-biochemischen Körperfunktionen beteiligt. Über periphere und zentrale Interaktionen mit anderen Transmittersystemen und auch direkt greift das serotonerge System in lebenswichtige Funktionsprozesse ein. Verbindungen bestehen zum dopaminergen und noradrenergen System, aber auch zu den Hypophysenhormonen.

Physiologisch werden Sexual- und Schlafverhalten sowie kognitive und psychische Funktionen von 5-HT beeinflusst.

Die ersten Hinweise für die große Bedeutung von 5-HT in der Regulation von Nahrungsaufnahme wurden in den 60er- und 70er-Jahren durch Experimente mit 5-HT-Vorstufen und 5-HT-Agonisten an Ratten gefunden (Blundell und Lesem, [Seite 15↓]1975; Samanin et al., 1977). Aus diesen und den folgenden Erkenntnissen aus Läsionen von 5-HT-Neuronen und 5-HT-Rezeptorblockaden wurde die Theorie von 5-HT als „Sättigungsfaktor“ erstellt. In Verhaltensversuchen konnte dargestellt werden, dass erhöhte 5-HT-Freisetzung spezifisch hemmend auf die Nahrungsmenge und die Essfrequenz wirkte. Damit bestätigte sich, dass 5-HT auf die Beendigung der Futteraufnahme Einfluss nimmt und damit mehr auf „Sättigung“ als auf „Appetit“ wirkt (in Simansky, 1998).

Durch spezifische Experimente an 5-HT-Subrezeptoren in den letzen 10 Jahren konnte unterschieden werden, welche Rezeptoren auf welche Fressparameter einwirkten (in Simansky, 1998).

Die genaue Kenntnis der Rezeptortypen, ihrer Transduktionsprozesse, Lokalisation und Funktion ist für die Entwicklung einer selektiven und nebenwirkungsarmen pharmakologischen Therapie der Essstörungen notwendig.

Eine frühe Einteilung in „M“ (durch Morphin inhibiert)- und „D“ (Dibenzylin antagonisierbar)-Rezeptor wurde verworfen.

In Rezeptorbindungsstudien wurde eine Rezeptorgruppe mit [H]5-HT-Bindung gefunden und als 5-HT-Rezeptoren bezeichnet. Eine weitere Gruppe wurde durch [H]Spiperon markiert und 5-HT-Rezeptoren genannt. Eine dritte Markierung erfolgte durch [H]LSD, welches die gleiche Affinität zu erstgenannten Rezeptoren zeigte. Innerhalb der 5-HT-Rezeptoren wurde weiter differenziert: Der 5-HT-Rezeptor zeigte hohe Affinität für Spiperon, der 5-HT-Rezeptor aber niedrige Rezeptoraffinität.

Durch molekularbiologische Methoden wurde diese pharmakologische Klassifikation bestätigt und erweitert.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt erfolgt die Einteilung durch das „Serotonin Receptor Nomenclature Committee of the International Union of Pharmacology“ (NC-IUPHAR) anhand der Hauptkriterien: molekulare Struktur, Liganden-Bindungsaffinität und intrazelluläre Transduktionsmechanismen. Hierbei ließen sich 7 Rezeptor-Hauptklassen und mehrfache Rezeptorsubtypen unterscheiden (Hoyer und Martin, 1997; Hoyer et al., 1994).

Das Nahrungsverhalten wird über mehrere 5-HT-Rezeptorsubtypen reguliert (in de [Seite 16↓]Vry und Schreiber, 2000). Eine besondere Bedeutung kommt dabei dem 5-HT-Rezeptor zu, der im Anschluss an die kurze Beschreibung der anderen beteiligten Rezeptorsubtypen im Folgenden genauer charakterisiert wird.

Die Rezeptorgruppe der 5-HT-Rezeptoren zeigt eine große Homologie bezüglich ihrer molekularen Struktur, ihrer Pharmakologie und ihres Signal-Transduktionssystems. Alle drei 5-HT-Rezeptorsubtypen sind positiv mit dem Signalsystem Phospholipase C - Inositoltriphosphat - DAG gekoppelt und mobilisieren intrazelluläres Calcium (in Barnes und Sharp, 1999). Eine funktionelle Beteiligung an der Regulation von Nahrungsaufnahme wurde den 5-HT-Rezeptorsubtypen zugeschrieben

Für den 5-HT-Rezeptor konnte eine inhibitorische Rolle in Bezug auf die Kontinuität des Fressvorgangs gezeigt werden (Cooper, 1992; Neill und Cooper, 1989). Außerdem zeigte sich nach Stress-induzierten Veränderungen im Fress-Rhythmus bei Ratten eine verminderte Stimulierbarkeit des 5-HT-Rezeptors (Chaouloff, 1994).

Gegenwärtig wird eine Involvierung polymorpher Varianten des 5-HT-Rezeptors in die Pathogenese schizoaffektiver Psychosen diskutiert. Nachgewiesen ist die hohe Affinität von atypischen Neuroleptika für den 5-HT-Rezeptor (in Barnes und Sharp, 1999). Interaktionen nach Rezeptorstimulation bestehen zu anderen Neurotransmittern und dem neuroendokrinen System, was sich z.B. in der Regulation des vasalen Tonus und damit des arteriellen Blutdrucks ausdrückt (Hoyer et al., 1994).

Stimulation des 5-HT-Rezeptors führt u.a. zu verstärkten Magenkontraktionen (Baxter et al., 1995), zu Hyperphagie und Anxiolyse (Kennett et al., 1997b).

Der 5-HT-Rezeptor kommt im Gegensatz zu den oben genannten 5-HT-Rezeptorsubtypen kaum außerhalb des ZNS vor. Neben dem hohen Vorkommen im Plexus choroideus werden 5-HT-Rezeptoren u.a. in Gebieten des Cortex, im limbischen System, in den Stammganglien und im Rückenmark exprimiert.

Stimulation des 5-HT-Rezeptors reduziert die Frequenz der Mahlzeiten und [Seite 17↓]hemmt die Lokomotion (Simansky, 1998). Daneben vermutet man einen über den 5-HT-Rezeptor vermittelten Einfluss auf Affektivität. Knockout-Mäuse für diesen Rezeptor zeigten gesteigerte Nahrungsaufnahme und entwickelten Fettsucht. Veränderungen im Fressverhalten dieser Mäuse konnten allerdings nur bei jungen, nicht mehr bei ausgewachsenen Tieren beobachtet werden (Kennett et al., 1997a).

Die 5-HT-Rezeptor-Subtypen weisen eine hohe Homologie in ihrer Aminosäuresequenz auf und sind über G-Proteine negativ mit Adenylatcyclase (AC) gekoppelt (Hoyer et al., 1994; in Barnes und Sharp, 1999).

Die höchste Rezeptordichte für den 5-HT-Rezeptor bei Ratten wurde in den Basalganglien, dem Striatum und dem frontalen Cortex gefunden (Kennett, 1997b). Das Vorkommen von 5-HT-Autorezeptoren in der Raphe wurde beschrieben (Davidson und Stamford, 1995). Außerhalb der Raphe wirken sie als Heterorezeptoren an Neuronenendigungen stimulierend auf die Ausschüttung von Neurotransmittern, wie Glutamat, Acetylcholin und Dopamin (Galloway et al., 1993).

Vormals bei Nicht-Nagetieren und beim Menschen als 5-HT-Rezeptor beschrieben, besteht nach derzeitigem Wissen durch molekulargenetische Studien die Auffassung, dass dieser Rezeptor eine Variante des 5-HT-Rezeptors in anderen Spezies darstellt (in Barnes und Sharp, 1999). Beim Menschen liegen die kodierenden Gene für den 5-HT-Rezeptor und den 5-HT-Rezeptor auf verschiedenen Chromosomen, so dass der Name 5-HT-Rezeptor beibehalten wurde.

Stimulation des 5-HT-Rezeptors löste bei Versuchen mit Mäusen Hyperlokomotion und Hypophagie aus. Nach Gabe des neu entwickelten selektiven 5-HT-Rezeptoragonisten CP-94253 zeigte sich bei Ratten ebenfalls eine starke Hemmung der Futteraufnahme, jedoch keine sonstigen Verhaltensänderungen (Blundell und Halford, 1998). Die hypophage Wirkung von -Fenfluramin wird von letztgenannten Autoren nicht mehr nur durch spezifische Wirkung auf den 5-HT-Rezeptor erklärt, sondern auch durch Wirkung auf den 5-[Seite 18↓]HT-Rezeptor.

Agonisten am 5-HT-Rezeptor verstärken die sättigende Wirkung von freigesetztem 5-HT, damit ist ein funktioneller Zusammenhang zwischen Stimulation des 5-HT-Rezeptors und einer Erhöhung der Sättigungsparameter anzunehmen (Simansky, 1998; Lee und Simansky, 1997).

Die Identifizierung des selektiven 5-HT-Rezeptoragonisten 8-Hydroxy-2(di-n-propylamino)tetralin (8-OH-DPAT) durch Hjorth et al. (1982) war einer der wesentlichen Gründe dafür, dass der 5-HT-Rezeptor zu den best charakterisierten serotonergen Rezeptoren gehört.

Die Sequenz des Gens für den 5-HT-Rezeptor war die erste, die vollständig entschlüsselt werden konnte. Beim Menschen ist das Gen auf Chromosom 5 lokalisiert, die Homologie zur Ratte beträgt 89 %.

Die Rezeptordichte ist im gesamten ZNS groß, besonders jedoch in Gebieten des limbischen Systems darunter Hippocampus, Septum und Amygdala sowie in den mesencephalen Raphe-Kernen (sowohl dorsale als auch mediane). Immunozyto-chemisch wurde Reaktivität für den 5-HT-Rezeptor auch in hypothalamischen und thalamischen Kernen nachgewiesen.

5-HT-Rezeptoren kommen sowohl präsynaptisch als auch postsynaptisch vor (siehe Abb. 2). Die präsynaptischen somatodendritischen Rezeptoren sind in den Raphe-Kernen lokalisiert. Postsynaptische Rezeptoren finden sich im limbischen System und in einigen Cortexschichten. Ob 5-HT-Rezeptoren auch in Gliazellen des Gehirns vorliegen ist gegenwärtig noch nicht gesichert. Azmitia und Whitaker-Azmitia (1995) zeigten, dass der 5-HT-Rezeptor die Sekretion eines Wachstumsfaktors in primären Astrozytenkulturen und neuronalen Kulturen fördert. Diese Erkenntnisse führen zur Frage, ob der 5-HT-Rezeptor eine neurotrophische Rolle in der Entwicklung des Gehirns einnehmen kann.

	Abbildung 2: Schematische Darstellung eines serotonergen Neurons mit Lokalisation der 5-HT-Rezeptoren (nach Blundell und Halford, 1998)

In ihrer Funktion als somatodendritische Autorezeptoren vermindern die 5-HT-Rezeptoren die neuronale Entladungsrate und hemmen somit durch Membran-Hyperpolarisation die 5-HT-Ausschüttung. Diese Hemmung der neuronalen Aktivität ist ausschließlich bei den Agonisten 8-OH-DPAT, Buspiron, Ipsapiron und in neueren Studien bei BAY x 3702 zu finden. Nachgewiesen wurde ein Angriffspunkt an den somatodendritischen Autorezeptoren in der Raphe, wobei oben genannte Substanzen hier wahrscheinlich als volle Agonisten wirken - im Gegensatz zu den Rezeptoren im Hippocampus, wo sie nur partielle Agonisten sind. Eine stark reduzierte 5-HT-Ausschüttung nach systemischer Gabe von BAY x 3702 konnte auch im medialen präfrontalen Cortex (Casanovas et al., 2000) und in anderen Projektionsgebieten gezeigt werden (Rex, 1995).

Durch Substanzen, die am 5-HT-Rezeptor angreifen, wurde die funktionelle Bedeutung des 5-HT-Rezeptors das Ernährungs-, Sexual-, und Angstverhalten, sowie für die Regulation der Temperaturhomöostase erkannt. Lokale Injektionen des Agonisten 8-OH-DPAT in die Raphe-Kerne stimulierten Nahrungs- und Sexualverhalten sowie die Lokomotion (in Fletcher et al., 1995). Des weiteren fanden diese Autoren eine erhöhte Sensibilität für Belohnungsreize nach Applikation von 8-OH-DPAT in den medianen Raphe-Kern.

Die systemische (Dourish et al., 1985; Hutson et al., 1986, 1988; Curzon, 1990) und die lokale Gabe des Agonisten in die Raphe (Bendotti und Samanin, 1986; Currie und Coscina, 1993) lösten am frei fressenden Tier Hyperphagie während der Lichtphase aus. Dies würde das Modell unterstützen, dass über die Stimulierung von somatodendritischen Rezeptoren der Raphe die Konzentration von Serotonin abfällt und dadurch eine serotonerge Hemmung der Nahrungsaufnahme aufgehoben wird. Dies führt dann zur gesteigerten Futteraufnahme. Unter veränderten Fress-Bedingungen sind die Ergebnisse allerdings abweichend.

8-OH-DPAT löst nur bei Tieren mit freiem Futterzugang den hyperhagischen Effekt aus, nicht jedoch bei nahrungskarenten (Dourish et al. 1985; Ebenezer, 1992) oder bei an festgelegte Fütterungszeiten trainierten Tieren (Aulakh et al., 1988). Die physiologischen und Verhaltenseffekte von 8-OH-DPAT werden nach Vorbehandlung mit dem 5-HT-Rezeptorantagonisten WAY 100635 blockiert.

Klinische Bedeutung hat der 5-HT-Rezeptor unter anderem bei Essstörungen, Angsterkrankungen, Depression und Alkoholismus (Brownell und Fairburn, 1995; Brewerton, 1995).

Tabelle 1: Funktionen, die in Verbindung mit dem 5-HT-Rezeptor gebracht werden (+) Erhöhung, (-) Verminderung. (nach Barnes und Sharp, 1999)

Auf den in den Versuchen dieser Arbeit verwendeten Agonisten 8-OH-DPAT und den Antagonisten WAY 100635 wird gesondert im Kapitel 1.3.7 eingegangen.

	Abbildung 3: Strukturformel von 8-OH-DPAT

Im Gegensatz zu den ebenfalls hochaffinen Substanzen (+) LSD, (+) Butaclamol und Yohimbin konnte mit dem Aminotetralin 8-Hydroxy-2-(di-n-propylamino)tetralin
(8-OH-DPAT) erstmals ein voller Agonist eingesetzt werden. Die Affinität zum 5-HT-Rezeptor ist mit k = 1 nM nahezu unterschiedslos in seinen optischen Isomeren sehr hoch. Chemisch scheinen die 2-n-propyl-Gruppen oder/und die Substitution an der Position 8, sowie die Ringsstruktur für die optimale Bindung und die freie Hydroxyl-Gruppe für die Aktivität entscheidend zu sein.

Elektrophysiologisch wurde 8-OH-DPAT als Agonist beschrieben. In höheren Dosen werden möglicherweise neben den präsynaptischen auch postsynaptische Rezeptoren stimuliert, was durch das Auftreten des „Serotoninsyndroms“ bekräftigt wurde. Dieses ist bei Ratten charakterisiert durch rudernde Bewegungen der vorderen Extremitäten („forepaw trading“), hyperlokomotorisches Kopfschütteln („head-weaving“) und dem Boden anliegende Körperposition („hind limb abduction“, „straub tail“) (Grahame, 1971; Jacobs, 1976; Curzon, 1999).

Die intrinsische Aktivität von 8-OH-DPAT ist am präsynaptischen Angriffsort höher als an postsynaptischen Rezeptoren (Yocca et al., 1992). Insofern hängt die agonistische Aktivität von der Rezeptorverteilung im stimulierten Hirngebiet ab.

Nach der Entwicklung verschiedener Agonisten bestand lange Zeit die Schwierigkeit, einen potenten und selektiven Antagonisten zu finden. Die verwendeten Substanzen erwiesen sich als partiell agonistisch oder nicht selektiv für den Rezeptorsubtyp.

N-tert-butyl-3,4-(2-methoxyphenyl)piperazin-1-yl-2-phenylpropanamid (WAY 100135) wurde erstmalig als selektiver und hochaffiner Antagonist entwickelt. In zweiter Generation entstand das am Chiralitätszentrum veränderte N-2-[4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl-N-(2-pyridinyl)cyclohexan carboxamid trihydro-chlorid, erhältlich unter der Bezeichnung WAY 100635. Die antagonistischen Eigenschaften konnten in Verhaltens- und Mikrodialyseversuchen bestätigt werden (Fletcher et al., 1996; Routledge et al., 1993). In Bindungsstudien am Hippocampus der Ratte zeigte sich eine größere Anzahl von Bindungsstellen für WAY 100635 als für 8-OH-DPAT. Angriffsort sind höchstwahrscheinlich in gleicher Weise postsynaptische als auch somatodendritische Rezeptoren.

Die hypothalamische Region ist rostro-medial des Thalamus, zwischen den Wänden der Seitenventrikel und bodenbildend zum III. Ventrikel lokalisiert. Sie ist damit Teil des Zwischenhirns (Diencephalon). Durch seine endokrinen und vegetativen Funktionen nimmt der Hypothalamus eine bedeutende Rolle als Integrationsorgan für emotionale und affektive Verhaltensweisen ein. Er erhält vor allem Afferenzen aus Großhirnregionen des limbischen Systems wie Hippocampus und Corpus amygdala, außerdem aus dem medianen Lemniskus, aus Thalamus und Striatum, Mittel- und Rautenhirn und dem Hinterhorn des Rückenmarks. Weitere Afferenzen zum Hypothalamus entspringen aus der phylogenetisch ältesten Hirnstruktur, dem Bulbus olfactorius (Riechsystem) und den Geschmacksfasern, die beide eng mit der Nahrungsaufnahme verbunden sind.

Aszendierende Efferenzen führen zu Cortexregionen, limbischem System und Thalamus; deszendierende efferente Fasern verbinden den Hypothalamus mit der [Seite 23↓]Formatio reticularis (Mittelhirn) und vorwiegend viszeromotorischen Hirnnervenkernen. Über zahlreiche intrahypothalamische Projektionen sind die Kerne untereinander verschaltet.

Anatomisch werden die hypothalamischen Kerngebiete unterteilt in präoptische Region, lateraler Hypothalamus (LHA), (ventro-)medialer Hypothalamus (VMH), supraoptische Region, tuberale und mammilläre Region. Die hypophysären Kerne innerhalb des Hypothalamus sind in den hormonellen Regelkreis der Hypothalamus-Hypophysen-Achse eingebettet. Dabei werden Releasinghormone für die Ausschüttung von Thyreotropinen, Adrenocorticotropinen, Gonadotropinen und Somatostatinen von den hypothalamischen Hormonen Oxytocin und Vasopressin (antidiuretisches Hormon) unterschieden.

Die serotonergen Projektionen haben ihren Ursprung größtenteils in den sogenannten Raphe-Kernen paramedian des unteren Hirnstamms. Hauptursprungsgebiete sind dabei der dorsale und mediane Raphe-Kern, deren Projektionen über den medialen Vorderhirnstrang zum lateralen Hypothalamus gelangen, wo sie ihre Endigungen in der präoptischen Region, dem Nucleus suprachiasmaticus und den Mammillarkörpern haben (Fuxe, 1965). Über die Stria terminalis bestehen reziproke Verbindungen zwischen Hypothalamus und Corpus amygdala. Ein Teil der serotonergen Neurone wird auch dem Hypothalamus selbst zugesprochen, da nach Läsionen der Raphe-Kerne noch 30-40 % der normalen 5-HT-Konzentration gemessen wurden. Diese serotonergen Strukturen kommen als dendrodendritische, dendrosomatische und axodendritische Neuronverbindungen vor (Chazal und Ralston, 1987), und unterliegen der inhibitorischen Kontrolle durch die 5-HT-Autorezeptoren (Baumgarten und Grozdanovic, 1995).

Aus den zahlreichen neuronalen und hormonellen Verbindungen geht die dem Hypothalamus zugesprochene Schlüsselposition bei der Regulation verschiedener vegetativer Funktionen, der circadianen Rhythmik und wesentlich der Sexualität und Nahrungs- und Wasseraufnahme hervor (Meguid et al., 2000). Sowohl die lokale Gabe von 5-HT, als auch die Gabe von 5-HT-Agonisten in den medianen Hypothalamus löste hypophages Verhalten bei der Ratte aus (Hutson et al., 1988; Hernandez, 1991; De Vry und Schreiber, 2000). Umgekehrt bewirkten Läsionen im LHA Aphagie und Adipsie, was neben hormonellen vor allem serotonergen Mechanismen zugeschrieben wurde. Die klassische Einteilung in das [Seite 24↓]„Fresszentrum“ und das „Sättigungszentrum“ für den LHA und den VMH wird derzeit trotz aktueller Hinweise auf eine unterschiedliche Funktion dieser beiden hypothalamischen Regionen nicht mehr vorgenommen (in Logue, 1998). Die Motivation zur Nahrungsaufnahme wird mit multifaktoriellen Funktionsmechanismen erklärt, die über periphere und zentrale Projektionsbahnen geschaltet sind. Dabei wirken z.B. Orexine oder NPY über den LHA stimulierend auf die Nahrungsaufnahme, Leptin hingegen wirkt über den VMH vermittelt hypophagisch (Shiraishi et al., 2000).

Ziel der Mikrodialyse ist die Beobachtung biochemischer Prozesse in Hirn-, Muskel- oder Fettgewebe. Die intrazerebrale Mikrodialyse ermöglichte es uns in den vorliegenden Versuchen, Aussagen über physiologische Zustände bei der Nahrungsaufnahme und dynamische Veränderungen in der lateralen hypothalamischen Region unter veränderten Motivationszuständen und nach pharmakologischer Beeinflussung zu treffen.

Da der chemische Stoffaustausch vorwiegend im Extrazellularraum stattfindet, wurde die Gewinnung und Untersuchung chemischer Substanzen in ersten Ansätzen durch Hirn-Ventrikel-Perfusion und Push-Pull-Kanülen (Gaddum, 1961) möglich. Bito et al. (1966) entwickelten die ersten „Dialysesäckchen“, die sie in Gehirnparenchym von Hunden implantierten und aus denen sie Aminosäuren bestimmen konnten. Die 1972 von Delgado entwickelte „Dialytrode“ bestand aus zwei zusammengesetzten Push-Pull-Kanülen, die in einem permeablen Säckchen endeten.

Das technische Grundprinzip beruht auf der Diffusion von Substanzen durch eine semipermeable Membran, die die Grenzfläche zwischen dem Extrazellularraum im ZNS und dem sich im Innern der Sonde befindenden artifiziellen Liquors (aCSF) bildet. Die Sonde wird schonend in das Gehirngewebe eingesetzt und permanent von künstlichem Liquor durchspült. Somit stellt sich ein stabiles Gleichgewicht an der Membran ein, entsprechend dem Konzentrationsgefälle der Stoffe, der Durchlässigkeit der Membran und des Perfusionsdrucks im Dialysesystem.

Mit Hilfe der heute verwendeten cerebralen Mikrodialysetechnik, die vor allem auf Ungerstedt (in Ungerstedt, 1991) zurückgeht, werden durch die schonende Sammlung extrazellulärer Flüssigkeit aus dem Hirngewebe Gehaltsveränderungen [Seite 25↓]von physiologischen und pharmakologischen Substanzen bestimmt. Damit ist es möglich, die Wirkung von Pharmaka auf die Freisetzung von Neurotransmittern in einem bestimmten Hirnareal über eine längere zeitliche Periode zu erfassen und dies mit Verhaltensbeobachtungen zu kombinieren.

Mit der -Mikrodialyse können über mehrere Tage im nahezu intakten Hirngewebe am einzelnen wachen, frei beweglichen Tier endogene Substanzen gemessen und/oder über das Sondensystem appliziert werden. Dies liefert repräsentative Proben aller extrazellulärer Substanzen, die durch die Membran diffundieren und außerhalb des Körpers getrennt und analysiert werden können. Die Analysetechnik beeinflusst daher auch weitgehend die Sensitivität der Methode.

Serotonin (5-HT) beeinflusst das Fressverhalten bei der Ratte. Eine Verbindung von niedrigem 5-HT-Gehalt mit „hungrigem Zustand“ und hohem 5-HT-Gehalt mit „sattem Zustand“ ist gesichert (in Logue, 1998).

Systemische und lokale Applikation des 5-HT-Rezeptoragonisten 8-OH-DPAT bewirkt bei frei fressenden Ratten ein hyperphages Verhalten.

In Mikrodialyseversuchen war nach systemischer Gabe von 8-OH-DPAT ein Abfall der 5-HT-Ausschüttung in verschiedenen Gehirnarealen der Ratte gemessen worden (Hjorth und Sharp, 1991; Casanovas et al., 1997). Lokale 8-OH-DPAT-Injektion in Raphe-Kerngebiete löste Hyperphagie aus (Vertes und Martin, 1988). Während der Nahrungsaufnahme ist die extrazelluläre 5-HT-Konzentration im LHA erhöht (Schwartz et al., 1990a).

Ausgehend davon, dass der somatodendritische 5-HT-Rezeptoragonist 8-OH-DPAT unterschiedlich bei Ratten mit Futter ad libitum oder mit Nahrungsrestriktion auf die Nahrungsaufnahme wirkt, untersuchten wir die 5-HT-Freisetzung nach 8-OH-DPAT im Gegensatz zu anderen Autoren in nur einer Hirnregion jedoch unter verschiedenen Motivationszuständen. Dabei stellten wir folgende Fragen:

1. Interferiert die Wirkung von 8-OH-DPAT auf die 5-HT-Freisetzung im LHA mit unterschiedlichen Fressbedingungen?
2. Führt dies zu anderen Mustern in der 5-HT-Freisetzung als bisher bekannt?

Wir unterteilten unsere Mikrodialyseversuche in zwei Versuchsreihen:

Versuchsreihe A wurde am wachen, frei beweglichen Tier durchgeführt. Dabei wurden die Veränderungen in der 5-HT-Freisetzung im LHA mit unterschiedlichen Fressbedingungen korreliert.

Mit der -Mikrodialysetechnik war es möglich, kontinuierlich über einen Zeitraum von 180 min Dialysat aus dem LHA zu gewinnen, ohne das Versuchstier in Beweglichkeit, Fress- und Trinkverhalten einzuschränken. Damit konnten wir die Veränderungen der 5-HT-Konzentration nach Stimulation am 5-HT-Autorezeptor unter verschiedenen Motivationszuständen, das heißt am frei fressenden, also „satten“ Tier und am nahrungskarenten, also „hungrigen“ Tier, mit und ohne Futterangebot, untersuchen.

In Versuchsreihe B wurde die Wirkung der lokalen Stimulation und Hemmung des
5-HT-Rezeptors mit dem selektiven Agonisten 8-OH-DPAT und dem Antagonisten WAY 100635 auf die 5-HT-Konzentration im LHA am narkotisierten Tier untersucht. Dabei wurde die Technik der lokalen Substanzgabe durch die Mikrodialysesonde angewandt.

Da es in dieser zweiten Versuchsreihe nicht um Interferenzen mit Nahrungsaufnahme und Lokomotion ging, wurden die Versuche am narkotisierten Tier durchgeführt. Um zu gewährleisten, dass 8-OH-DPAT in gleicher Weise am narkotisierten Tier wirkte, wurde die Wirkung des Agonisten nach peripherer Applikation am wachen und narkotisierten Tier verglichen.