focus mul - UKSH Universitätsklinikum Schleswig-Holstein

Beteiligte
Einrichtungen: Medizinische Klinik I, Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie,
Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe, Institut für Klinische
und Experimentelle Pharmakologie und Toxikologie, Institut für
Radiologie, Institut für Neuroradiologie, Institut für Physiologie,
Institut für Mathematik
Langfristige Forschungsziele
Die Regulation der Gehirnglukose ist von essentieller Bedeutung für höhere
Organismen. Der Mangel an Gehirnglukose erzeugt kognitive Dysfunktionen; sehr
niedrige Glukosekonzentration induzieren Konvulsionen, Bewusstseinsverlust und
Tod. Es gibt ein konventionelles Paradigma zur Glukoseregulation. In Harrison’s
„Principals of internal medicine“ 14. Auflage ist zu lesen, „The maintenance of
plasma glucose concentrations within narrow bounds is essential for health.” Hier
formulieren wir ein innovatives Paradigma, in welchem wir den Begriff „Plasma
Glukose“ durch den Begriff „Gehirn Glukose“ ersetzten. Dieses zugrunde liegende
Paradigma wird in unserer Review-Arbeit „The Selfish Brain: Competition for
Energy Resources“ vorgestellt (Neuroscience Biobehavioral Reviews, 2004). Das
neue Konzept verbindet alle Teilprojekte. Das Ziel der Arbeitsgruppe „Selfish
Brain: Gehirnglukose und Metabolisches Syndrom“ ist es, diesen Paradigmenwechsel
vorzubereiten und zu etablieren.
Es gibt vier Grundsätze der Theorie: 1. Das Gehirn setzt die höchste Priorität auf
die Anpassung der eigenen ATP-Konzentration. Hoch- und niedrig affine ATPsensitive
Kalium-Kanäle regulieren die Allokation von Glukose zum Gehirn. 2. Die
ATP-Regulation des Gehirns ist ein lernfähiger Regelprozess. Die Glukose-Selbst-
Allokation des Gehirns ist unter kurzfristiger und langfristiger Feedback- Kontrolle
durch Cortisol und seiner hoch und niedrig affinen Rezeptoren. 3. Das Gehirn
nutzt die Plastizität des limbischen Systems um die Selbst-Allokation langfristig zu
stabilisieren. Nach der Erfahrung von Stress kann das Gehirn mittels einer erneut
erlangten Konsolidierung und Stabilisierung des Selbst-Allokations-Prozesses
seine Energienachfrage-Strategie neu bewerten. 4. Änderungen der Glukose-Allokation
kann durch eine Änderung der Nahrungsaufnahme oder durch die Nutzung
alternativer Substrate wie Ketonen oder Laktat kompensiert werden. Alternative
Strategien des Gehirns um seine eigenen Energieansprüche abzusichern können
zu Erkrankungen wie Adipositas oder Typ-2-Diabetes führen.
Im Gegensatz zu traditionellen Modellen verändert das von uns vorgeschlagene
Paradigma grundsätzlich die Hierarchie der regulierten Größen und stellt den
Energiebedarf des Gehirns an die oberste Position. Die Größe der Fettmasse oder
Muskelmasse wird damit zu einem Regulationsziel zweiter Ordnung. Gemäß diesem
Konzept handelt es sich bei Adipositas und Typ-2-Diabetes um Erkrankungen
des Gehirns mit Defekten der neuroendokrinen Funktionen. Anstrengungen zur
Prävention oder Behandlung der Adipositas können nur dann erfolgreich sein,
wenn diese spezifischen Aspekte berücksichtigt werden.
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