Kontrolle des Stoffwechsels durch das Gehirn

Koordinatoren:

Hubert Preißl | Jens Brüning | Cristina García Cáceres

Mitglieder der Academy

Jens Brüning, Köln
Andreas Fritsche, IDM
Cristina García Cáceres, HMGU
Tim Gruber, HMGU
Alexander Jais, Leipzig
André Kleinridders, DIfE
Nils Kroemer, Bonn
Stephanie Kullmann, IDM
Rachel Lippert, DIfE
Soyoung Park, DIfE
Paul Pfluger, HMGU
Hubert Preißl, IDM
Bilal Sheikh, HMGU
Sophie Stecolorum, Köln
Marc Tittgemeyer, Köln
Merly Vogt, HMGU
Eckhard Wolf, LMU

Das Gehirn spielt eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit. DZD-Studien zeigen, dass die Insulinwirkung im Gehirn Einfluss auf das Körpergewicht und die Fettverteilung hat. 

Das Gehirn steuert unser Verhalten, Denken und den Stoffwechsel. Es empfängt Signale aus dem Körper – etwa über Hormone und Nerven. Die Brain Academy erforscht, wie Nervenzellen und Gliazellen zusammenarbeiten und wie sich diese Prozesse bei Übergewicht und Diabetes verändern. Ein Schwerpunkt liegt auf der Frage, wie das Gehirn mit anderen Organen kommuniziert und welche Rolle Insulin dabei spielt. Ziel ist es, besser zu verstehen, wie Diabetes das Gehirn beeinflusst und wie sich erste Krankheitszeichen entwickeln. 

Die Academy verbindet neurowissenschaftliche und klinische Diabetesforschung über alle Lebensphasen hinweg – von der Entwicklung im Mutterleib bis ins hohe Alter. So entstehen einzigartige Datensätze, die mit Tiermodellen kombiniert werden. Im Fokus steht die gestörte Insulinwirkung im Gehirn als zentraler Auslöser für Diabetes. Ziel ist es, neue Strategien zu entwickeln, um diese zu verbessern und Krankheitsverläufe zu verhindern oder umzukehren.

Schwerpunkte

  • Wie entwickelt sich eine Insulinresistenz im Gehirn bei Entstehung und im Verlauf von Diabetes?
  • Wie kann das neue Wissen über Prozesse im Gehirn genutzt werden, um neue Strategien zur Vorbeugung und Behandlung von Diabetes und seinen Folgeerkrankungen zu entwickeln?

Wie Insulin im Gehirn vor Diabetes und Adipositas schützt

Die Academy erforscht, wie Insulin im Gehirn wirkt und welchen Einfluss es auf die Entstehung von Diabetes hat. Ein Fokus liegt auf geschlechtsspezifischen Unterschieden: Östrogen schützt prämenopausale Frauen besser vor Übergewicht. Das Protein Cited1 verstärkt diesen Effekt im Gehirn. Studien zeigen zudem, dass nasales Insulin die Insulinempfindlichkeit bei Frauen in der ersten Zyklushälfte verbessert. Mit Alter und Stoffwechselzustand verändert sich die Insulinwirkung – besonders in Hirnregionen für Gedächtnis und Belohnung. 

Menschen mit Adipositas verarbeiten Belohnungssignale schlechter – ein Effekt gestörter Insulinwirkung im Gehirn. Eine einmalige Gabe von Liraglutid, einem GLP-1-Medikament, konnte diesen Lernprozess normalisieren. Das zeigt: GLP-1 wirkt nicht nur im Körper, sondern auch im Gehirn – und könnte gestörtes Essverhalten positiv beeinflussen.

Mütterlicher Stoffwechsel prägt kindliches Gehirn

Der Stoffwechsel der Mutter beeinflusst die Entwicklung des kindlichen Gehirns. Bei Schwangerschaftsdiabetes (GDM) konnten DZD-Forschende Veränderungen in der Hirn- und Herzaktivität des Fötus nachweisen. In Tiermodellen zeigte sich, dass die Gabe von Metformin während der Schwangerschaft zwar den mütterlichen Stoffwechsel verbessert, aber keine positiven Effekte auf das Gehirn des Nachwuchses hat – im Gegenteil: Es kam zu subtilen Veränderungen in der Hirnentwicklung. 

Langfristig kann GDM der Mutter die Hirnfunktion der Kinder beeinflussen. In einer Studie mit funktioneller MRT zeigten Kinder von Müttern mit GDM beim Anblick von hochkalorischen Lebensmitteln eine verstärkte Aktivität im Hippocampus – einer Region, die für Belohnungsverarbeitung und Essverhalten wichtig ist.

Publikationen

Gruber T et al. Obesity-associated hyperleptinemia alters the gliovascular interface of the hypothalamus to promote hypertension. Cell Metab (2021). https://doi.org/10.1016/j.cmet.2021.04.007

Steuernagel L et al. HypoMap—a unified single-cell gene expression atlas of the murine hypothalamus. Nat Metab (2022). https://doi.org/10.1038/s42255-022-00657-y

Wagner L et al. Brain insulin responsiveness is linked to age and peripheral insulin sensitivity. Diabetes Obes Metab (2023). https://doi.org/10.1111/dom.15094

Hanssen R et al. Liraglutide restores impaired associative learning in individuals with obesity. Nat Metab (2023). https://doi.org/10.1038/s42255-023-00859-y

Henschke S et al. Food perception promotes phosphorylation of MFFS131 and mitochondrial fragmentation in liver. Science (2024). https://doi.org/10.1126/science.adk1005

Kullmann S et al. A short-term, high-caloric diet has prolonged effects on brain insulin action in men. Nat Metab (2025). https://doi.org/10.1038/s42255-025-01226-9