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22.08.2014

Erstmals direkt beim Menschen nachgewiesen: Die Insulinwirkung im Gehirn steuert den Zuckerstoffwechsel

Selektive Insulinwirkung in bestimmten Gehirngebieten verbessert den Zuckerstoffwechsel im gesamten Körper, berichten Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung vom Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen des Helmholtz Zentrums München an der Universität Tübingen im Fachjournal ‚Diabetes‘.

Martin Heni, Andreas Fritsche. ©IDM

Die Wissenschaftler um Dr. Martin Heni und Prof. Andreas Fritsche aus Tübingen haben jungen, gesunden Männern Insulin als Nasenspray zugeführt.  Mit dieser Methode  lässt sich erreichen, dass das Insulin über Kanäle in der Nase direkt im Gehirn aufgenommen wird. Vor und nach dieser nasalen Insulingabe wurden der Zuckerstoffwechsel und die Insulinwirkung im gesamten Körper mit Zucker/Insulininfusionen gemessen, sogenannten Clamp-Experimenten. Es zeigte sich, dass nach nasaler Insulingabe die Zuckeraufnahme im Körper verbessert wurde. Die Forscher wiederholten die Experimente auch bei übergewichtigen Männern, hier wurde keine Verbesserung der Zuckeraufnahme in die Körperzellen festgestellt, diese Menschen waren also resistent gegenüber der Insulinwirkung im Gehirn.

In welchen Gehirnzentren wird der Stoffwechsel von Insulin gesteuert?
Um dies herauszufinden, wurde das Gehirn der Freiwilligen vor und nach nasaler Insulingabe zusätzlich mit der Magentresonanztomografie untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Änderung der Aktivierung des Hypothalamus durch Insulin mit der Verbesserung der Zuckeraufnahme in die Körperzellen zusammenhängt. Der Hypothalamus ist als Schaltzentrale des Stoffwechsels bekannt.

Wie wird das Insulinsignal im Gehirn an den Körper weitergeleitet?
Um dies zu untersuchen, wurde die Aktivität des autonomen Nervensystems nach nasaler Insulingabe gemessen. Diese Aktivität veränderte sich am stärksten bei denjenigen Freiwilligen, die die stärkste Verbesserung der Zuckeraufnahme in die Körperzellen zeigten. Das autonome Nervensystem gibt also das Insulinsignal im Gehirn an den Körper weiter.

Bedeutung der Untersuchungen
Erstmals konnte bei Menschen nachgewiesen werden, dass die Insulinwirkung im Gehirn  den Zuckerstoffwechsel verbessert. Dieser Mechanismus spielt wahrscheinlich nach dem Essen eine wichtige Rolle, wenn die Insulinspiegel ansteigen und Zucker in den Körper aufgenommen werden soll. Der Effekt konnte nur bei schlanken Freiwilligen nachgewiesen werden. Übergewichtige Studienteilnehmer waren hingegen resistent gegenüber der Insulinwirkung im Gehirn. Die Studien zeigen, dass veränderte Reaktionen im Gehirn an der Entstehung der Ganzkörper- Insulinresistenz, einem zentralen Faktor des Typ 2 Diabetes, beteiligt sind.

Original-Publikation:
Heni M, Wagner R, Kullmann S, Veit R, Mat-Husin H, Linder K, Benkendorff C, Peter A, Stefan N, Häring HU, Preissl H, Fritsche A. Central insulin administration improves whole-body insulin sensitivity via hypothalamus and parasympathetic outputs in men. Diabetes. 2014. doi: 10.2337/db14-0477.
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