Phosphor-Magnetresonanz-Spektroskopie - Universität zu Lübeck

1 Einleitung 12
1.4 Selfish-Brain-Theorie
Das Konzept der vorliegenden Studie basiert auf dem im so genannten Selfish-Brain-
Modell vorgeschlagenen Paradigma, welches das Gehirn als übergeordnetes Organ der
gesamten Energieversorgung des Organismus annimmt. Die Regulation der
ATP-Konzentration des Gehirns steht dabei im Mittelpunkt. Das Gehirn stellt zuerst seine
eigene Energieversorgung sicher und kann diese seinen Bedürfnissen entsprechend
modulieren - eine Eigenschaft, die besonders während einer Energieverknappung im
Rahmen einer Hypoglykämie gefordert wird. Das Gehirn kann seinen eigenen ATP-Gehalt
durch zwei Mechanismen steigern: die längerfristige Möglichkeit ist die
Nahrungsaufnahme, die kurzfristige Möglichkeit die so genannte Allokation. Ist keine
Möglichkeit zur Nahrungsaufnahme vorhanden, greift der Mechanismus der Allokation.
Die Allokation ist die Zuteilung endogener Energiereserven zwischen Gehirn und
Peripherie; sie wird durch drei Punkte bestimmt: 1. der Transport von Glukose über die
BHS in das Gehirn wird gefördert, 2. die Stressachsen werden aktiviert, um endogene
Glukose zu mobilisieren und 3. wird die Glukoseaufnahme in Skelettmuskel- und
Fettzellen inhibiert.
Der aktive Vorgang der Allokation wird zerebral von einer glutamatergen
Neuronenpopulation vermittelt (92). Neuronale gluatamaterge Aktivität führt erstens auf
lokal zellulärer Ebene zu einer verstärkten neuronal-astrozytären Interaktion. Das sich nach
neuronaler Aktivität im synaptischen Spalt befindende Glutamat wird von Astrozyten
aufgenommen, in einem energieverbrauchenden Prozess regeneriert (75) und anschließend
an die Neuronen zurückgegeben, sodass es für eine erneute glutamaterge
Signalübertragung zur Verfügung steht. Diese energieverbrauchenden Vorgänge führen zu
sinkenden astrozytären ATP-Konzentrationen, welche am GLUT 1, der sich an den
Astrozytenendfüßchen ebenso wie luminal und abluminal an den Endothelien befindet,
eine Konformationsänderung bewirken. Durch die so hervorgerufene
Konformationsänderung wird die Glukoseaufnahme über die BHS unspezifisch gefördert
(13, 91). Astrozyten können den ihnen entstandenen Energiebedarf aus der
Metabolisierung von Glukose zu Laktat decken (74) und entlassen Laktat anschließend in
den extrazellulären Raum, wo es Neuronen als Energiesubstrat zur Verfügung steht (19).
Sinkende neuronale ATP-Konzentrationen führen zweitens zur Aktivierung spezifischer
glutamaterger Projektionen. Diese ziehen zum VMH und fördern dort über die Aktivierung
des SNS und der HHN-Achse die endogene Glukosemobilisation mit gleichzeitiger