Neue Studie zeigt Nervenschäden durch Adipositas im Gesicht
KI-Analysen zeigen bei Adipositas versteckte Nervenschäden im Gesicht und Entzündungen in mehreren Körperregionen.
Die Studie zeigt, dass sich adipositasbedingte Veränderungen nicht nur im Fettgewebe, sondern auch in sensiblen Gesichtsnerven bemerkbar machen. © Pexels
Adipositas belastet Herz, Stoffwechsel und Gefäße. Die Krankheit verändert die Immunaktivität, die Nervenstruktur und das Gewebe in vielen Organen. Erkrankte tragen ein höheres Risiko für Typ-2-Diabetes, Schlaganfälle, Neuropathien und Krebs. Eine neue Untersuchung gibt nun auch Hinweise darauf, dass Fettleibigkeit zudem Nervenschäden im Gesicht verursachen kann.
Die Forscher beobachteten im Mausmodell Veränderungen an den sensiblen Gesichtsnerven, die Berührungen und andere Reize verarbeiten. Die Nervenzellen reagierten schwächer auf Reize als bei gesunden Tieren. Möglich machte das ein neues KI-System, das erstmals versteckte Veränderungen im gesamten Körper sichtbar machte.
Für die Untersuchung analysierten Wissenschaftler intakte Mäusekörper, die mithilfe spezieller Technik und fluoreszierender Marker transparent gemacht wurden. Lichtblattmikroskope erfassten Millionen Zellstrukturen der Mäuse in 3D. Anschließend wertete eine künstliche Intelligenz die Aufnahmen aus. Das Team von Helmholtz München und der Ludwig-Maximilians-Universität veröffentlichte die Ergebnisse der Untersuchung in einer Studie. Die Wissenschaftler zeigen damit eine neue Möglichkeit, Krankheiten als vernetztes Ganzkörperproblem zu untersuchen statt einzelne Organe isoliert zu betrachten.
Adipositas schädigt massiv Nerven im Gesicht
Untersucht wurde der sogenannte Trigeminusnerv. Er verarbeitet Berührungen, Druck und andere Sinneseindrücke im Gesicht. Ein bestimmter Ast dieses Nervs versorgt bei Mäusen die sehr empfindlichen Schnurrhaare. Dort entdeckte die KI auffällige Veränderungen.
Die Tiere erhielten 16 bis 18 Wochen lang besonders fettreiches Futter. Als Folge der deutlichen Gewichtszunahme entwickelten die Tiere Übergewicht, Stoffwechselprobleme und gestörte Insulinreaktionen. Gleichzeitig entstanden auffällige Veränderungen im Nervensystem. Besonders betroffen war der sogenannte Infraorbitalnerv. Er gehört zum Trigeminusnerv und verarbeitet Sinneseindrücke im Gesicht.
Als Folge des massiv geschädigten Infraorbitalnervs fanden die Forscher deutlich weniger feine Nervenverzweigungen im Gesicht. Die Zahl der Nervenenden sank um mehr als 60 Prozent. Auch Verbindungspunkte und Verästelungen der Nervenstränge gingen stark zurück. Interessant war: Die Hauptnerven selbst blieben weitgehend erhalten. Schäden zeigten sich vor allem an den feinen Ausläufern. Diese Strukturen helfen dabei, Berührungen wahrzunehmen und Reize weiterzuleiten.
Nervenschäden machen sich im Verhalten bemerkbar
Die Mäuse reagierten deutlich schwächer auf Berührungen ihrer Schnurrhaare. Gesunde Tiere drehen normalerweise sofort den Kopf oder beginnen sich zu putzen. Übergewichtige Mäuse zeigten diese Reaktionen deutlich seltener.
Das deutet auf gestörte Sinnesfunktionen hin. Die Veränderungen beschränkten sich zudem nicht auf einzelne Körperbereiche. Die KI registrierte Nervenschäden und Entzündungen in vielen Geweben gleichzeitig. Doris Kaltenecker, Senior Scientist am Institute for Diabetes and Cancer bei Helmholtz Munich und Erstautorin der Studie, erklärt: „Wir haben bislang unbekannte strukturelle und molekulare Veränderungen im Trigeminusganglion und seinen Gesichtsnervenästen entdeckt – und dieselbe molekulare Signatur auch im menschlichen Gewebe nachgewiesen.“
Die Forscher analysierten dafür Trigeminus-Gewebe verstorbener Menschen mit einem Body-Mass-Index über 30. In einer signifikanten Probenanzahl fanden die Forscher Veränderungen, die mit Nervenumbau, Entzündungen und gestörter Zellstruktur zusammenhängen und sich deutlich im Vergleich zwischen schlanken und adipösen Organismen unterschieden.
KI entdeckt Entzündungen im ganzen Körper
Die neue Technik zeigte außerdem, wie stark sich Immunzellen bei Adipositas verändern. Vor allem in Bauchfett, Leber und Muskelgewebe sammelten sich größere Zellcluster an. Solche Ansammlungen gelten als Hinweis auf entzündliche Prozesse im Körper.
Das KI-System „MouseMapper“ konnte diese Veränderungen erstmals gleichzeitig im gesamten Organismus kartieren. Die Software segmentierte automatisch 31 Organe und Gewebearten. Gleichzeitig erkannte sie Nervenbahnen und Immunzellen mit hoher Genauigkeit.
Für die Aufnahmen machten die Forscher die Mäusekörper mithilfe spezieller Gewebe-Klärungstechniken transparent. Fluoreszierende Marker ließen Nerven- und Immunzellen unter dem Mikroskop sichtbar werden. Dadurch entstanden hochauflösende Ganzkörperkarten mit mehreren zehn Millionen Zellstrukturen aus unterschiedlichen Organen und Geweben. Die Datenmengen waren enorm, zugleich konnte der Einsatz von KI aber auch sehr viel Zeit sparen:
- Teilweise entstanden bis zu 50 Terabyte Daten pro Maus
- Frühere Ganzkörperaufnahmen dauerten fast zwei Wochen
- Mit der neuen Technik verkürzte sich die Aufnahmezeit auf rund 20 Stunden
Auch menschliches Gewebe zeigte ähnliche Veränderungen
Diese auffälligen molekularen Muster fanden sich auch beim Menschen wieder und zeigten, dass zentrale Merkmale adipositasbedingter Nervenschäden auch beim Menschen auftreten könnten.
Ying Chen, Co-Erstautorin der Studie, beschreibt die Technik so: „MouseMapper basiert auf einem Foundation Model. Das bedeutet, dass das System weit über die Daten hinaus generalisieren kann, mit denen es ursprünglich trainiert wurde.“
Langfristig wollen die Forscher digitale Ganzkörpermodelle entwickeln. Damit könnten frühe Krankheitsveränderungen schneller erkannt werden. Studienleiter Ali Ertürk, Direktor des Institute for Biological Intelligence bei Helmholtz und Professor an der Ludwig-Maximilians-Universität München, erklärt:
Unser Ziel ist es, einen umfassenden Rahmen zu schaffen, um zu verstehen, wie Krankheiten den Körper als vernetztes System beeinflussen.
Kurz zusammengefasst:
- Adipositas kann feine Gesichtsnerven schädigen und dadurch die Verarbeitung von Berührungsreizen verändern. Besonders betroffen war in der Studie der Trigeminusnerv, der Sinneseindrücke im Gesicht weiterleitet.
- Das KI-System „MouseMapper“ machte erstmals sichtbar, wie eng Adipositas und Nervenschäden im gesamten Körper zusammenhängen. Die Software analysierte 31 Organe und Gewebearten gleichzeitig und erkannte versteckte Entzündungen sowie geschädigte Nervennetze.
- Diese molekularen Veränderungen fanden die Forscher auch im Gewebe von Menschen mit starkem Übergewicht. Dadurch gelten die Ergebnisse als wichtiger Hinweis darauf, dass Fettleibigkeit den Körper deutlich umfassender schädigt als bislang angenommen.
Übrigens: Forscher fanden nicht nur Hinweise darauf, dass Adipositas Nervenschäden im Gesicht auslösen kann – der Körper reagiert auch empfindlich auf ein dauerhaftes Überangebot an Nahrung. Neue Daten zeigen, dass biologische Schutzmechanismen in einer Welt voller hochverarbeiteter Nahrung schnell zum Problem werden können. Mehr dazu in unserem Artikel.
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