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Zu den Gehirnveränderungen bei Diabetes

Die genauen Ursachen von Diabetes können nur dann erhellt werden, wenn geklärt ist, wie der Körper den Stoffwechselzustand registriert und die Energiehomöostase aufrechterhält.
Zu den Gehirnveränderungen bei Diabetes
Diabetes mellitus ist eine schwere Erkrankung, von der weltweit schon Hunderte Millionen Menschen betroffen sind. Charakteristisch sind die Insulinresistenz und mangelnde Insulinproduktion in der Bauchspeicheldrüse. Als Begleiterkrankungen treten meist Fettleibigkeit, Dyslipidämie und Bluthochdruck auf. Man vermutet als eine der Hauptursachen ein Ungleichgewicht zwischen Energiezufuhr, Umsatz und Speicherung, was zur Gewichtszunahme und schließlich zur Insulinresistenz führen kann.

Der Hypothalamus im Gehirn registriert veränderte Nährstoffbedingungen im extrazellulären Raum. Die Idee hinter dem EU-finanzierten Forschungsprojekt THE DIABETIC BRAIN (The diabetic brain) war daher, dass aufgrund von Fehlfunktionen der Nährstoffsensoren im Gehirn bei Diabetikern ein metabolisches Ungleichgewicht im Körper entsteht.

An einem Modell für Fettleibigkeit und Insulinresistenz wurden nun die Merkmale solcher Nährstoffsensoren im Hypothalamus untersucht. Schwerpunkt war eine bestimmte Untereinheit von Neuronen im Hypothalamus, die das Hormon MCH (Melanin-konzentrierendes Hormon) exprimieren. Um zu untersuchen, wie diese Zellen Glukose detektieren, wurde mit fluoreszenzgefärbten Neuronen in einem transgenen Mausmodell gearbeitet. Eine spezielle Färbung in Kombination mit Konfokal-Fluoreszenz-Mikroskopie ermöglichte es, bei den MCH-Neuronen bioenergetische Veränderungen in ihrer Reaktion auf Glukose festzustellen.

Um den Zusammenhang zwischen Adipositas, Diabetes und Hypothalamusphysiologie zu klären, wurde der Effekt von Thiazolidindionen (TZD) untersucht. TZD gehören einer Gruppe von Wirkstoffen an, die häufig zur Behandlung von Typ-2-Diabetes eingesetzt werden und auf spezifische Rezeptoren in Bereichen des Hypothalamus wirken, wo sie den peripheren Stoffwechsel modulieren und damit als Nebeneffekt eine Gewichtszunahme auslösen könnten. Dabei ist die Wirkung des Medikaments abhängig vom jeweiligen Neuron und kann entweder exzitatorischer oder inhibitorischer Natur sein.

Wie sich zeigte, stört eine fettreiche Ernährung die Aufrechterhaltung der Energiehomöostase, gleich, ob es sich um durch Glukose angeregte oder gehemmte Neuronen im Hypothalamus handelt. Dieser Effekt wird offenbar durch Apoptoseprozesse bei Hypothalamus-Neuronen vermittelt, was letztendlich in Diabetes resultiert. Festgestellt wurde allerdings keine Plastizität bei der Angleichung der Zellzahl in der adipösen und prädiabetischen Phase.

Insgesamt deuten die Ergebnisse des Projekts auf eine komplexe Wechselwirkung zwischen stoffwechselrelevanten Signalen im Hypothalamus hin, die die Energiehomöostase regulieren. Eine weitere Erforschung der zugrunde liegenden Mechanismen könnte wichtige neue Hinweise auf die Ursachen von Adipositas, Insulinresistenz und Diabetes bringen.

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