Insulin-Wirkung im Gehirn

Kurz erklärt

Insulin wirkt nicht nur in Muskeln, Fett und Leber, sondern auch im Gehirn. Mit Hilfe von Rezeptoren in Hirnregionen wie dem Hypothalamus entfaltet das Hormon hier seine Effekte auf das Essverhalten, den Energie- und den Glukosehaushalt. Im Typ-2-Diabetes häufen sich die Belege, dass es auch im Gehirn zu einer Insulinresistenz kommen kann, die sich negativ auf den Blutglukosespiegel auswirkt.

Wie wirkt Insulin im Gehirn?

Dass Insulin nicht nur an den Körperzellen wirkt, sondern auch im Gehirn, ist seit einiger Zeit bekannt. Insbesondere im Hypothalamus, der den Energiehaushalt des Körpers steuert, gibt es Andockstellen für das Hormon. Auch die Belohnungszentren des Mittelhirns spielen hier eine zentrale Rolle. Viele Forschergruppen untersuchen diese Mechanismen jetzt eingehender. Werden bei Mäusen selektiv Insulinrezeptoren im Hypothalamus ausgeschaltet, hat dies zur Folge, dass die Tiere gefräßiger werden und auch mehr Gewicht und Fettmasse zulegen als ihre Artgenossen mit intakten Andockstellen. Übergewicht und zu viel Fett im Bauchbereich gehören wiederum zu den wichtigsten Risikofaktoren für einen Typ-2-Diabetes.

Die nach dem Essen erhöhte Insulinkonzentration im Körper übermittelt dem Gehirn offenbar das Signal „ich bin satt, die Kalorienzufuhr soll beendet werden.“ Diese Erkenntnis konnten Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) in einer Studie mit übergewichtigen Menschen untermauern. Zunächst untersuchten sie mittels Magnetenzephalographie, wie stark die Gehirne der Teilnehmer auf Insulin ansprachen. Anschließend absolvierten die Probanden ein zweijähriges Lebensstil-Interventionsprogramm, das darauf abzielt, Körperfett zu verlieren und fitter zu werden. Ergebnis: Je unempfindlicher das Gehirn für die Insulinwirkung ist, desto schwerer fiel es den Studienteilnehmern, abzunehmen und ihr Bauchfett zu reduzieren. 

Eine solche Insulinresistenz der Körperzellen ist Hauptursache für die erhöhten Blutzuckerwerte von Patienten mit Typ-2-Diabetes. Dass die Insulinsensitivität im Hypothalamus die Wirksamkeit des Hormons im übrigen Körper beeinflusst, legten Studien an Tieren bereits nahe. Indem sie Probanden Insulin per Nasenspray verabreichten und dann deren Hirnaktivität sowie die Insulinwirkung in ihren Körpergeweben untersuchten, haben Wissenschaftler diesen Zusammenhang 2012 erstmals auch beim Menschen nachgewiesen.

Insulin im Gehirn verbessert den Zuckerstoffwechsel

Ebenfalls mit Hilfe von Insulin-Nasenspray konnten die Forscher in den Jahren 2014 und 2017 zeigen, dass die Insulinwirkung im Gehirn die Insulinfreisetzung  aus der Bauchspeicheldrüse und die Glukoseaufnahme in die Körperzellen verstärkt, gleichzeitig auch die Glukoseneubildung der Leber senkt. Insgesamt kann Insulin im Gehirn also über verschiedene Prozesse unseren Zuckerstoffwechsel verbessern. Dieser Effekt lässt sich allerdings nur bei schlanken, gesunden Probanden beobachten, übergewichtige Studienteilnehmer sind unempfindlich für die Effekte des Hormons auf das Gehirn. Ein Beleg dafür, dass veränderte Reaktionen in bestimmten Hirnarealen an der Entstehung der Insulinresistenz der Körperzellen beteiligt sind – und damit an einem zentralen Faktor des Typ-2-Diabetes.

Insulin entfaltet im Gehirn also weitreichende Effekte auf den Energiehaushalt und den Zuckerstoffwechsel. Einerseits ist es an der Kontrolle von Kalorienaufnahme und Essverhalten beteiligt. Andererseits hat die Insulinempfindlichkeit bestimmter Hirnareale Einfluss darauf, ob und wie gut das blutzuckersenkende Hormon im Rest des Körpers wirken kann.

Forscher des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung konnten in den vergangenen Jahren zudem Belege dafür finden, dass Insulin im Gehirn in zentraler Wechselwirkung steht mit Leptin, einem der wichtigsten Hormone für die Regulation unseres Körpergewichtes und Essverhaltens.

Bei hochgradig fettleibigen Menschen  konnte die Gabe von Leptin die Wirkung von Insulin im Gehirn verbessern. Im Mausmodell konnte dieser Leptin-Effekt mit der Abschwächung von Entzündungsvorgängen und der hierdurch verbesserten hypothalamischen Insulinsensitivität erklärt werden. Zudem ist seit langem bekannt, dass hohe Leptinwerte sowohl in Mäusen als auch im Menschen zu einem geringen Drang nach körperlicher Aktivität führen. Bewegungsmangel als wesentlicher Risikofaktor für den Typ-2-Diabetes kann also durch erhöhte Leptinspiegel noch verstärkt werden.

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Informationen zum Inhalt

Quellen:

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  • Könner, C. et al.: Role for insulin signaling in catecholaminergic neurons in control of energy homeostasis. In: Cell Metabolism, 2011, 13(6): 720-728
  • Sartorius, T. et al.: Leptin affects insulin action in astrocytes and impairs insulin-mediated physical activity. In Cellular Physiology and Biochemistry, 2012, 30(19: 238-248
  • Schwartz, M. et al.: Cooperation between brain and islet in glucose homeostasis and diabetes, In: Nature, 2013, 503: 59-66
  • Tschritter, O. et al.: High cerebral insulin sensitivity is associated with loss of body fat during lifestyle intervention. In: Diabetologia, 2012, 55(1): 175-182
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  • Heni, M., et al.: Hypothalamic and Striatal Insulin Action Suppresses Endogenous Glucose Production and May Stimulate Glucose Uptake During Hyperinsulinemia in Lean but Not in Overweight Men. In: Diabetes 66, 1797–1806. doi:10.2337/db16-1380
  • Frank-Podlech, S., et al.: Leptin Replacement Reestablishes Brain Insulin Action in the Hypothalamus in Congenital Leptin Deficiency. In: Diabetes Care, 2018, 41, 907–910. doi:10.2337/dc17-1867
  • Kleinridders, A., et al.: Leptin regulation of Hsp60 impacts hypothalamic insulin signaling. In: J Clin Invest, 2013, 123, 4667–4680. doi:10.1172/JCI67615

Letzte Aktualisierung:

12.10.2018

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