Die Zahl der Frauen, die in der Schwangerschaft einen Gestationsdiabetes entwickeln, steigt seit Jahren an. Zur Behandlung eingesetzte Diabetesmedikamente wie Metformin passieren die Plazentaschranke. Im Fachblatt Molecular Metabolism berichten Forschende von einer Studie mit Mäusen, in der Metformin die Gehirnentwicklung des Nachwuchses beeinflusste – wie genau, war vom Stoffwechselstatus der Muttertiere abhängig.
Die Hirnregion des Hypothalamus spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung des Energiehaushalts. Bei Mäusen wird die neuronale Konnektivität im Hypothalamus in den ersten Wochen nach der Geburt etabliert. Ein kritisches Zeitfenster, in dem eine antidiabetische Therapie zu Veränderungen führen könnte. Das Diabetesmedikament Metformin wirkt zum Beispiel auf das Enzym AMPK, welches während der Gehirnentwicklung das Wachstum der Axone steuert.
Fettreiche oder normale Kost
Forschende des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke, Nuthetal, des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD), München-Neuherberg, und der Charité- Universitätsmedizin Berlin haben untersucht, wie sich eine Behandlung mit Metformin und der Stoffwechselzustand der Mutter auf Physiologie und Gehirnentwicklung der Jungtiere auswirken.
Für die Studie erhielten Mäuseweibchen vor der Verpaarung und während der Trächtigkeit und Laktation entweder eine normale oder eine fettreiche Kost. Adipositas und eine übermäßige Gewichtszunahme in der Schwangerschaft sind die Hauptrisikofaktoren für einen Gestationsdiabetes. Die fettreich gefütterten Mäuse entwickelten Anzeichen für eine Stoffwechselstörung und waren am Ende der Laktationsphase hyperglykämisch.
Metformin in der Phase der Gehirnentwicklung
In den ersten drei Wochen nach der Geburt erhielten sowohl die Muttertiere als auch die Jungen Metformin. Ein Gestationsdiabetes wird üblicherweise zwischen Schwangerschaftswoche 24 und 28 diagnostiziert und eine medikamentöse Behandlung erfolgt im dritten Trimester. Hinsichtlich der Gehirnentwicklung entspricht die Laktationsphase bei Nagern dem dritten Trimester einer menschlichen Schwangerschaft.
Die Behandlung mit Metformin hatte messbare, aber uneinheitliche Auswirkungen auf das Gewicht und die Hormone des Nachwuchses. Außerdem beobachteten die Forschenden Effekte auf verschiedene Komponenten der AMPK-Signalkaskade im sich entwickelnden Hypothalamus der jungen Mäuse. Diese wurden von der Metformintherapie, aber auch der Ernährung des Muttertieres und dem Geschlecht der Nachkommen bestimmt.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erklären, dass frühe Veränderungen im Hypothalamus die Nachkommen im späteren Leben für Stoffwechselerkrankungen prädisponieren könnten. In künftigen Studien könnten die Jungtiere bis ins Erwachsenenalter beobachtet werden, um die langfristigen Effekte der Metformintherapie besser zu verstehen.
Original-Publikation:
Lídia Cantacorps, Jiajie Zhu, Selma Yagoub, Bethany M. Coull, Joanne Falck, Robert A. Chesters, Katrin Ritter, Miguel Serrano-Lope, Katharina Tscherepentschuk, Lea-Sophie Kasch, Maya Paterson, Paula Täger, David Baidoe-Ansah, Shuchita Pandey, Carla Igual-Gil, Annett Braune, Rachel N. Lippert. Developmental metformin exposure does not rescue physiological impairments derived from early exposure to altered maternal metabolic state in offspring mice. Molecular Metabolism 2023 Dec 23; doi: 10.1016/j.molmet.2023.101860.