Adipositas gehört zu den häufigsten Stoffwechselkrankheiten. Zur Basistherapie der Adipositas gehören eine gesunde Ernährungsweise und die Erhöhung der körperlichen Aktivität mit dem Ziel der Gewichtsreduktion. Körperliches Training führt neben der Verbesserung der Leistungsfähigkeit zu einer Reihe metabolischer Veränderungen, wie zur Reduktion der Fettmasse, zu Verbesserungen von chronischer Hyperglykämie, des Lipidstoffwechsels und des atherogenen, pro-inflammatorischen Adipokin-Serumprofils. Bone morphogenetic proteins (BMPs) werden auch im Fettgewebe produziert und spielen eine wichtige Rolle in der Adipogenese und Transdifferenzierung von Adipozyten. Vor kurzem wurde ein Zusammenhang zwischen der BMP-7 Serumkonzentration und Adipositas postuliert. Allerdings ist bisher nicht bekannt, ob eine Gewichtsreduktion mit Veränderungen der BMP-7 Serumkonzentration assoziiert ist. Ziel dieser Arbeit war es deshalb zu untersuchen, ob die Serumkonzentration von BMP-7 im Zusammenhang mit Körpergewicht, Fettverteilungsmuster, Parametern des Glukosestoffwechsels und der Insulinsensitivität bei Patienten mit Adipositas und Typ 2 Diabetes (n=213) stehen. Im Rahmen von zwei Interventionsstudien mit dem Ziel der Gewichtsreduktion wurde der Einfluss einer hypokalorischen Ernährungsweise mit zusätzlichem körperlichen Training über 6 Monate (n=19) sowie 6 Monaten nach einer bariatrischen Operation (n=14) auf die BMP-7 Serumkonzentration untersucht. Zusätzlich wurde die BMP-7-mRNA Expression im humanen omentalen und subkutanen Fettgewebe von 233 Patienten im Rahmen einer unabhängigen Querschnittstudie charakterisiert. Die BMP-7 Serumkonzentration ist unabhängig von Alter und Geschlecht, korreliert signifikant mit den nüchtern Insulin, C-Peptid und Glukose Serumkonzentrationen, mit der SFRP5-Konzentration bei Probanden ohne Typ2 Diabetes mellitus, signifikant negativ mit den Serumkonzentrationen von Gesamteiweiß, Chemerin, freien Fettsäuren (bei Männern), und DLK-1 (bei Frauen). Bei Patienten mit Typ 2 Diabetes zeigte sich eine negative Korrelation zwischen der BMP-7-Serumkonzentration und ALAT. Die BMP-7 mRNA Expression ist im viszeralen Fettgewebe signifikant höher als im subkutanen Fettgewebe. Sowohl eine moderate Gewichtsreduktion von 8,8±6,5kg [2,0-26,6kg] durch kalorienreduzierte Ernährung als auch ein Gewichtsverlust von 45,3±7,4kg 6 Monate nach bariatrischer Chirurgie führten nicht zu einer signifikanten Veränderung der zirkulierenden BMP-7 Spiegel. Zusammengefasst zeigten die Querschnitts- und Interventionsstudien, dass erhöhte BMP-7- Serumkonzentrationen mit Hyperinsulinämie assoziiert sind, aber durch Gewichtsreduktion und Erhöhung der körperlichen Aktivität nicht signifikant beeinflusst werden können. Die erhöhte BMP-7-Expression im viszeralen Fettgewebe könnte eine intrinsische Besonderheit dieses Fettdepots sein und zur viszeralen Fehlverteilung des Fettgewebes bei Adipositas beitragen.

Die vorliegende Querschnittstudie untersuchte Serumkonzentrationen pro- und antiinflammatorischer Zytokine und deren Modulation durch körperliche Aktivität bei Patienten mit Adipositas, definiert durch einen Body Mass Index (BMI)≥ 30 kg/m², im Vergleich zu nicht-adipösen Probanden (BMI< 30 kg/m²). Weiterhin war der spezifische Einfluss der zentralen (viszeralen) Adipositas auf diese Zytokine Gegenstand dieser Studie. Dazu wurden die Serumkonzentrationen von Interleukin (IL)-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12, IL-13, Granulozyten-Makrophagen-Kolonie stimulierendem Faktor (GM-CSF), Interferon (IFN)-γ und Tumornekrosefaktor (TNF)-α bei adipösen und zentral-adipösen Patienten sowie bei nicht-adipösen Probanden bestimmt und zwischen den einzelnen Gruppen verglichen. Weiterhin wurden Korrelationen der Zytokinserumkonzentrationen mit Adipositas-relevanten Körpermaßen berechnet. Durch objektive Aktivitätsaufzeichnung mittels Aktometrie wurde darüber hinaus der Einfluss physischer Betätigung auf die Zytokinspiegel untersucht. Es zeigten sich signifikant erhöhte pro- und antiinflammatorische Zytokinkonzentrationen bei adipösen und zentral-adipösen Patienten. Weiterhin war eine geringere körperliche Aktivität mit höheren Konzentrationen bestimmter Zytokine assoziiert. Die Konzentrationen mehrerer Zytokine korrelierten darüber hinaus mit bestimmten adipometrischen Daten. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Adipositas mit inflammatorischen Prozessen assoziiert ist, die eine Veränderung der Produktion pro- und antiinflammatorischer Zytokine zur Folge haben, und sie weisen darauf hin, dass diese inflammatorischen Prozesse durch physische Aktivität abgemildert werden könnten. Einschränkend ist jedoch zu bedenken, dass eine Querschnittstudie nur Hinweise auf mögliche Kausalzusammenhänge, aber keine Belege hierfür bieten kann.

Background: Liver fibrosis induced by non-alcoholic fatty liver disease causes peri-interventional complications in morbidly obese patients. We determined the performance of transient elastography (TE), acoustic radiation force impulse (ARFI) imaging, and enhanced liver fibrosis (ELF) score for fibrosis detection in bariatric patients. Patients and Methods: 41 patients (median BMI 47 kg/m2) underwent 14-day low-energy diets to improve conditions prior to bariatric surgery (day 0). TE (M and XL probe), ARFI, and ELF score were performed on days -15 and -1 and compared with intraoperative liver biopsies (NAS staging). Results: Valid TE and ARFI results at day -15 and -1 were obtained in 49%/88%and 51%/90%of cases, respectively. High skin-to-liver-capsule distances correlated with invalid TE measurements. Fibrosis of liver biopsies was staged as F1 and F3 in n = 40 and n = 1 individuals. However, variations (median/range at d-15/-1) of TE (4.6/2.6–75 and 6.7/2.9–21.3 kPa) and ARFI (2.1/0.7–3.7 and 2.0/0.7–3.8 m/s) were high and associated with overestimation of fibrosis. The ELF score correctly classified 87.5%of patients. Conclusion: In bariatric patients, performance of TE and ARFI was poor and did not improve after weight loss. The ELF score correctly classified the majority of cases and should be further evaluated.

Aim: Negative attitudes towards people with obesity are common even in health care settings. So far, the attitudes and causal beliefs of dietitians and nutritionists have not been investigated systematically. The aim of this article was to review the current state of quantitative research on weight-related stigma by dietitians and nutritionists. Method: A systematic literature review was conducted in 2014 using PubMed, PsycINFO, Web of Science and Cochrane Library. Results: Eight studies were found that differ in regard to study characteristics, instruments and the origin of the sample. Six out of eight studies reported weight stigma expressed by dietitians and nutritionists. Their believed causes of obesity indicated a defined preference for internal factors rather than genetics or biology. Discussion: Results of studies were not homogenous. The degree of negative attitudes by dietitians and nutritionists towards people with obesity appeared to be slightly less pronounced compared to the general public and other health care professionals. Stigma and its consequences should be included into educational programs to optimally prepare dietitians and nutritionists.

Background: Data on objectively measured physical activity (PA) in preschoolers are controversial. Direct accelerometry was performed in children aged 3–6 years, and differences in PA patterns over the course of the week were evaluated. Data were analyzed with gender, BMI, lifestyle, and socioeconomic parameters as covariates. Methods: PA was measured in 119 children by the SensewearPro accelerometer and analyzed in the 92 (40 girls) that wore it for at least 4 days including one day of the weekend. Median measuring time in this group was 7 consecutive days (median/mean daily measuring time: 23.5 h/d and 21.8 h/d, respectively), corresponding to 834,000 analyzed minutes. PA questionnaires were completed by 103 parents and 87 preschool teachers to collect anthropometric, lifestyle, and socioeconomic data. Results: Median daily PA (MET.3) was 4.3 hours (mean: 4.4 hours). Boys spent an estimated 52 min/week more being very active (MET.6) than girls (95% CI [6, 96] min/week, p = 0.02). PA was lower during the weekend (3.7 h/d) compared to weekdays (4.5 h/d), p = 361026), where a 95% CI for the difference is [0.5, 1.0] h/d. PA levels did not differ between overweight/obese children (median 4.7 h/d) and normal-weight peers (median 4.2 h/d). Daily media consumption increased with decreasing social class on weekdays (p = 0.05) and during the weekend (p = 0.01), but was not related to the amount of daily PA. A multivariate regression with BMI-SDS as independent variable and gender, age, amount of PA.6 MET, parental BMI, media time and socioeconomic status as explanatory variables revealed that only SES had a significant contribution. Conclusion: The negative impact of obesity-promoting factors in older children is rather low for preschoolers, but there is evidently a gradient in PA between weekdays and weekends already in this age group. Weight status of preschoolers is already considerably influenced by SES, but not physical activity levels.

Im Vergleich zu den traditionellen Risikofaktoren wurde die Bedeutung körperlicher Aktivität für die primäre und sekundäre Prävention der koronaren Herzerkrankung nur ungenügend berücksichtigt. Insbesondere bei Jugendlichen hat sich in den letzten Jahren eine deutliche Abnahme an körperlicher Aktivität verbunden mit einer gleichzeitigen Zunahme des Übergewichtes bemerkbar gemacht. Inzwischen gelten bis zu 25% der Schulkinder in Europa als übergewichtig, der Trend ist weiter steigend. Als einer der wichtigsten Ursachen für diese Entwicklung wird die Abnahme der körperlichen Aktivität diskutiert. Körperliches Training ist einer der Hauptpfeiler der Primär- und Sekundärprävention bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen. Die protektive Wirkung auf das kardiovaskuläre System und die prognostische Bedeutung körperlicher Aktivität wurde in großen Kohortenstudien überzeugend dokumentiert und die zugrunde liegenden Mechanismen sind zumindest teilweise aufgeklärt. Bei erwachsenen und älteren Menschen ist die Bereitschaft körperlich aktiv zu sein jedoch gering und nimmt mit zunehmendem Alter ab. Um ein hohes Niveau körperlicher Aktivität lebenslang zu erhalten, muss bei Kindern und Jugendlichen begonnen werden, diesen Lebensstil zu erzeugen und zu pflegen. Ziel des Leipziger Schulprojektes ist es, durch gezieltes körperliches Ausdauertraining im Rahmen eines täglichen Sportunterrichts in Verbindung mit Unterrichtsstunden zur gesunden Lebensführung eine Steigerung der körperlichen Aktivität (gemessen anhand der maximalen Sauerstoffaufnahme VO2 max) der Schulkinder zu erreichen. Des Weiteren sollen als sekundäre Studienvariablen der Einfluss täglichen intensivierten Sportunterrichts auf das atherogene Risikoprofil gemessen und anhand verschiedener Parameter untersucht werden. Zusammen mit der sportwissenschaftlichen Fakultät (Frau Prof. Alfermann) werden zudem psychosoziale Aspekte analysiert. Das Leipziger Schulprojekt wurde 2005 an 3 Schulen begonnen. In diesem Pilotprojekt sollte zudem geprüft werden, inwieweit ein Interventionsprogramm mit täglichem Sportunterricht in den Schulen etabliert werden kann. Die Effizienz dieses Projektes sollte ebenfalls nach einem Jahr durch Erfassung verschiedener Parameter überprüft werden.

In den letzten Jahren wurde ein inverser Zusammenhang zwischen der Zunahme an Fettgewebe und der Funktionalität von Spermatozoen festgestellt, dessen molekulare Ursachen weitgehend unbekannt sind. Möglichweise spielen Sekretionsprodukte des Fettgewebes, sogenannte Adipokine, dabei eine entscheidende Rolle. Um diese Hypothese zu prüfen, wurden in einer Querschnittsstudie Sexualhormonkonzentionen, Spermiogrammparameter und die Konzentration der Adipokine Adiponektin, Leptin, Resistin, Chemerin, Vaspin, Visfatin (Nampt) und Progranulin im Serum von normalgewichtigen, präadipösen und adipösen Probanden bestimmt. Die Adipokinkonzentrationen im Serum wurden mit den korrespondierenden Werten im Seminalplasma (SP) verglichen. Desweiteren wurden die gemessenen Adipokinspiegel beider Körperflüssigkeiten auf Zusammenhänge mit Sexualhormonkonzentrationen im Blut und den Parametern des klassischen Spermiogramms (WHO) untersucht. Dabei zeigte sich, dass die altersgemachten präadipösen/adipösen Probanden signifikant weniger progressiv motile und normomorphe Spermatozoen aufwiesen als die Gruppe der Normalgewichtigen (p<0,05). In ihrem SP war die Konzentration von Adiponektin signifikant erniedrigt, während die von Chemerin im Vergleich zu normalgewichtigen Männern erhöht war (p<0,05). Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass die mittlere Konzentration von Adiponektin (400-fach), Leptin (5-fach), Resistin (1,5-fach) und Chemerin (1,5-fach) im Serum signifikant höher als die im SP war. Demgegenüber fand sich bei Vaspin (4-fach), Progranulin (50-fach) und Visfatin (100-fach) die Konzentration im SP signifikant erhöht. Bei Korrelationsanalysen unter Einschluss der Ergebnisse aus der Gesamtgruppe korrelierte von allen untersuchten Adipokinen nur die SP-Konzentration von Adiponektin direkt und signifikant mit der im Serum (p<0.01). Zudem zeigten Adiponektin, Chemerin und Progranulin im SP direkte Assoziation mit den Spermiogrammparametern Spermienkonzentration, Spermienanzahl und progressive Motilität (p<0.05). Wir konnten erstmals nachweisen, dass eine Vielzahl von Adipokinen im männlichen Reproduktionstrakt präsent sind und dort möglicherweise einen Einfluss auf die Spermienqualität in Abhängigkeit vom Körpergewicht haben könnten.

Essstörungen sind durch eine autonome Regulationsstörung gekennzeichnet, die vermutlich pathophysiologisch relevant ist. Es konnte gezeigt werden, dass in unterschiedlichen Ernährungszuständen das autonome Nervensystem (ANS) verschieden reguliert wird. Adipöse Kinder weisen im Vergleich zu gesunden Gleichaltrigen eine reduzierte Herzfrequenzvariabilität (HRV) und einen erniedrigten Vagotonus auf, während Anorexia nervosa (AN)-Patienten eine erhöhte HRV mit Vagusdominanz besitzen. Während das momentane Körpergewicht und der aktuelle Body Mass Index (BMI) im Verlauf einer Ernährungsintervention weitgehend konstant bleiben, entwickelt sich die HRV nachhaltig positiv. Es konnte ein qualitativer Zusammenhang zwischen der Änderung des BMI und der HRV-Änderung nachgewiesen werden. Offensichtlich reagiert das ANS im Sinne einer „autonomen Wende“ auf die Ernährungsumstellung, noch bevor eine signifikante Änderung des Körpergewichts messbar wird. Der Reiz für die Anpassung des ANS liegt scheinbar in der Dynamik metabolischer Zustände, initiiert durch Änderung der Kalorienzufuhr, und wirkt sich erst langfristig auf den BMI aus. Am Beispiel der Anorexia nervosa führt das Refeeding aus einer Kalorienzufuhr gemäß modifiziertem NICE-Ernährungsprotokoll, mit Supplementierung von Vitamin B-Komplexen sowie Omega-3-Fettsäuren (O-3-FS), bereits frühzeitig zu einer „autonomen Wende“ mit Regulierung der HRV in Richtung altersentsprechenden Normbereich. Die autonome Regulationsstörung ist möglicherweise weniger die Ursache als die Folge des Hungerns bei AN. Die HRV ist bei adipösen Kindern reduziert und spiegelt so einen frühen kardiovaskulären Risikofaktor wider. Durch Ernährungsinterventionen zeigen sich zwar oft nur leichte Erfolge bei der Gewichtsreduzierung, jedoch können signifikante HRV-Verbesserungen, insbesondere in der Nacht, erreicht werden. Diese HRV-Zunahme gilt als Indikator für ein reduziertes kardiovaskuläres Risiko, das offensichtlich durch eine Ernährung knapp unterhalb des Solls erreicht werden kann. Das HRV-Profil adipöser Kinder und Jugendliche spiegelt sich auch abgestuft in der Einteilung in die verschiedenen Risikogruppen des Metabolischen Syndroms wider. Die HRV dient demzufolge bei Kindern und Jugendlichen als verlässlicher Surrogatparameter für das kardiovaskuläre Risiko. Pathophysiologisch ist ein Modell des normokalorischen Ernährungszustands anzunehmen, in dem das autonome Nervensystem in individuell bestimmten Grenzen ausgewogen reguliert wird. Aus einer Änderung der Ernährung resultiert ein autonomer Effekt: die vagotone Ausgangslage der AN-Patienten wird durch Refeeding positiv beeinflusst (HRV-Abnahme, Herzfrequenzanstieg); umgekehrt verhält es sich durch Kalorienrestriktion bei Adipositas (HRV-Zugewinn, Herzfrequenzabnahme). Der HF/LF (high frequency/low-frequency)-Quotient, als möglicher Repräsentant der autonomen Balance, bleibt jedoch unverändert. Bei kalorischer Unter- oder Überversorgung wird die intrinsische Herzfrequenz unabhängig vom Sympathikus-Parasympathikus-Gleichgewicht angepasst. VLF (very low frequency) kann wahrscheinlich als metabolischer Parameter angesehen werden und verhält sich umgekehrt proportional zur Thermogenese. Die metabolisch bedingten Veränderungen der autonomen Regulation werden durch Optimierung der Kalorienzufuhr unabhängig vom aktuellen BMI aufgehoben und normalisiert. Diese Anpassungsmechanismen werden offensichtlich auch von psychischen Veränderungen begleitet, die eine Verhaltensänderung der Kinder und Jugendliche bedingen. Im Rahmen der Essstörungen gilt diese Beobachtung als besonderes Therapiehindernis. O-3-FS und Betablocker haben möglicherweise einen zusätzlichen positiven Effekt auf die HRV. Die Orientierung am BMI als Messparameter für Interventionserfolg ist unzulänglich. Effekte einer hypo- bzw. hyperkalorischen Ernährung auf die HRV bzw. intrinsische Herzrate lassen sich einfach erfassen und sind im Langzeit-Elektrokardiogramm (LZ-EKG) zugängig. Therapieeffekte sind anhand der HRV-Analyse noch vor Änderung des BMI sichtbar. Die im LZ-EKG einfach praktikable HRV-Messung dient als objektive und aktuelle Diagnostik für die Therapiebewertung bei Essstörungen. Angesichts der Kenntnis um die Präsenz einer autonomen Regulationsstörung im Vorfeld vieler kardiovaskulärer Erkrankungen, verspricht die HRV-Analyse zukünftig präventiven Nutzen. / Eating disorders are characterized by an autonomic dysfunction, measured by 24 hour heart rate variability (HRV) analysis, that is thought to be pathophysiologically relevant. Obese children have a reduced HRV and a decreased vagal tone compared to healthy peers, reflecting an early cardiovascular risk factor. In contrast, anorexia nervosa (AN) patients have an increased HRV with vagus dominance and respond poorly to treatment. It has been shown that the autonomic nervous system (ANS) is differently regulated depending on the nutritional state. The HRV profile also reflectes graded risk scores of the development of the metabolic syndrome. While the current body weight and the body mass index (BMI) remain largely constant in the course of a nutritional intervention, the HRV improves sustainably, especially at night. A correlation between the change in BMI and the HRV change could be demonstrated. Obviously, the ANS reacts to the change in diet in the sense of an "autonomous turn" even before a significant change in body weight becomes measurable. The stimulus for adapting ANS appears to be in the dynamics of metabolic states initiated by changes in caloric intake, and only affects BMI in the long term. Pathophysiologically, a model of the normocaloric nutritional state is assumed, in which the autonomic nervous system is balanced in individually determined limits. A change in diet results in an autonomous effect, independent of the current BMI: the vagotone starting position of the AN patients is positively influenced by refeeding (HRV decrease, increase in heart rate) and contrary changes occur among the obese children with optimized diet. However, the HF / LF (high frequency / low-frequency) quotient, as a possible representative of the autonomous balance, remains unchanged. Thus, in caloric under- or oversupply, the intrinsic heart rate is adjusted independently of the sympatho-vagal balance. VLF (very low frequency) can probably be considered as a metabolic parameter. O-3-FS and beta-blockers may have an additional positive effect on HRV. Dietary interventions often provide only modest weight-change benefits, but significant HRV improvements can be achieved. Therefore, focussing on BMI as major measuring parameter for intervention success is inadequate. HRV serves as a reliable surrogate parameter for cardiovascular risk in children and adolescents and promises future preventive benefits.

Since 1980 worldwide obesity has doubled in incidence to 52 % of people being overweight or obese. Obesity causes various comorbidities such as cardiovascular diseases, type II diabetes, dyslipidemia and several cancer types, making it one of the biggest challenges in worldwide health care systems. It is well known that obesity is highly heritable by either monogenetic causes or multifactorial interactions of different genes that superimpose on environmental factors and behavior. To answer questions in understanding mechanisms of obesity and/or associated metabolic pathways, mouse models have been a powerful tool. Several approaches in characterizing genes involved in obesity development through mouse engineering have been implemented, with the Cre/loxP system emerging as one of the most informative and widespread techniques. Using this approach, promoter-dependent temporal and tissue-specific regulated recombination can be achieved by Tamoxifen administration. To investigate effects of Tamoxifen on adipocyte biology in vivo, we characterized 12 weeks old male C57BL/6NTac mice after Tamoxifen treatment. We found that Tamoxifen treatment caused transient body composition changes, increased HbA1c, triglyceride and free fatty acid serum concentrations as well as smaller adipocytes in combination with browning of subcutaneous adipose tissue. Therefore, we suggest considering these effects when using Tamoxifen as a tool to induce conditional transgenic mouse models and to treat control mice in parallel. Another methodology used to identify genes involved in obesity related traits is QTL mapping in combination with congenic and subcongenic strains of mice or rats. One candidate gene that was previously identified on rat chromosome 4 is replication initiator 1 (Repin1 ). This gene was first described as a 60 kDa zinc finger protein involved in replication activation of the Chinese hamster dihydrofolate reductase (dhfr ) gene. Moreover, a triplet repeat (TTT) in the 3’UTR is associated with facets of the metabolic syndrome, including body weight, serum insulin, cholesterol and triglyceride levels. In vitro studies in 3T3-L1 cells revealed that Repin1 regulates adipocyte size, glucose transport and lipid metabolism. In this thesis functional analyses of Repin1 were performed using different Repin1 deficient mouse models. In the first study we generated a whole body Repin1 deficient db/db double knockout mouse (Rep1−/−x db/db) and systematically characterized the consequences of Repin1 deficiency. Our study provided evidence that loss of Repin1 in db/db mice improves insulin sensitivity and reduces chronic hyperglycemia most likely by reducing fat mass and adipose tissue inflammation. We next generated a liver-specific Repin1 knockout mouse (LRep1−/−) and could show that loss of Repin1 in liver leads to reduced body weight gain in combination with lower fat mass. Liver specific Repin1 deficient mice also show lower triglyceride content in the liver, improved insulin sensitivity and altered gene expression of genes involved in lipid and glucose metabolism. Finally, we inactivated the Repin1 gene in adipose tissue (iARep−/−) at an age of four weeks using Tamoxifen-inducible gene targeting strategies on a background of C57BL/6NTac mice. Mice lacking Repin1 in adipose tissue showed reduced body weight gain, decreased fat mass with smaller adipocytes, improved insulin sensitivity, lower LDL-, HDL- and total cholesterol serum concentrations and reduced expression of genes involved in lipid metabolism (Cd36 and Lcn2 ). In conclusion, the thesis presented here provides novel insights into Repin1 function. Moreover, the data clearly indicate that Repin1 plays a role in insulin sensitivity and lipid metabolism by regulating key genes involved in those pathways.

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