Insulin wirkt über das Gehirn

Insulin hemmt im Organismus unter anderem die Gluconeogenese. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass das Hormon neben der direkten Wirkung auf die Leber auch den Umweg über das Gehirn nehmen kann. Dieser neu entdeckte Regulationsmechanismus könnte ein weiteres Angriffsziel in der Therapie des Altersdiabetes liefern.

Die Gluconeogenese aus Aminosäuren, Lactat/Pyruvat oder Glycerol findet in der Leber und ­ in weit geringerem Ausmaß ­ in der Nierenrinde statt. Diese Neubildung von Glucose dient der Versorgung des Körpers mit seinem Hauptenergieträger in Zeiten des Hungers. Wird dem Organismus hingegen ausreichend Nahrung zugeführt, hemmt Insulin die Gluconeogenese durch direkte Bindung an Insulin-Rezeptoren der Leber.

Die Forschergruppe um Alessandro Pocai vom Albert Einstein College of Medicine in New York berichtete in der neuesten Ausgabe des Fachmagazins Nature, dass in diesen gut bekannten Prozess auch der Hypothalamus involviert ist. In ausgedehnten Versuchsreihen untersuchten die Wissenschaftler, wie sich die Modulation ATP-abhängiger Kaliumkanäle (KATP-Kanäle) des Hypothalamus auf die Guconeogeneserate der Leber auswirkt. Sie infundierten hierzu das Gebiet des Hypothalamus bei Ratten wahlweise mit Diazoxid, das KATP-Kanäle öffnet, mit Glibenclamid, das diese Kanäle schließt, mit Insulin und mit deren Kombinationen und maßen die Gluconeogeneserate. Darüber hinaus untersuchten sie Tiere, deren Nervus vagus durchtrennt war, sowie Knock-out-Mäuse, denen eine Untereinheit des KATP-Kanals fehlte.

Ihre Versuche zeigten, dass Insulin, das die Blut-Hirn-Schranke durch aktiven Transport überwinden kann, zur Öffnung der KATP-Kanäle des Hypothalamus führt. Daraufhin kann Kalium aus der Nervenzelle ausströmen, es kommt zur Hyperpolarisation, womit die Aktivität der entsprechenden Neurone erniedrigt wird. Diese Aktivitätsänderung wirkt sich dann über den Nervus vagus in einer Hemmung der Gluconeogenese der Leber aus. Der Blutzuckerspiegel wird gesenkt. Diesen Effekt des zentralen Insulins hoben sowohl die Infusion des KAPT-Kanalblockers als auch die Durchtrennung des Nervus vagus auf, die Wirkung von systemischem Insulin war dadurch halbiert.

Der Hypothalamus ist der zentrale Regulator des Körpergewichtes. Auf ihn wirkt eine Vielzahl an Gewebshormonen, wie das Leptin der Fettzellen, ein. Dass nun auch Insulin über den Hypothalamus an der Regulation des Blutzuckerspiegels teilnimmt, bringt Leptin und Insulin und damit auch Adipositas und Diabetes in eine neue, vielleicht auch kausale Nähe. Auch die Tatsache, dass eine gesteigerte Gluconeogenese zu den pathologisch erhöhten Nüchtern-Blutzuckerwerten von Typ-2-Diabetikern beiträgt, muss im neuen Licht gesehen werden. Möglicherweise ist hierfür eine Fehlregulierung durch den Hypothalamus mitverantwortlich. Weitere Untersuchungen werden zeigen, welche Bedeutung diesen Ergebnissen bei der Entwicklung neuer Antidiabetika zukommen wird.

Quellen:
Pocai, A., et al., Hypothalamic KATP channels control hepatic glucose production. Nature 434 (2005) 1026 - 1031.
Gribble, F. M., A higher power for insulin. Nature 434 (2005) 965 - 96

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