Insulin ist ein Hormon, das von der Bauchspeicheldrüse produziert wird und den Blutzuckerspiegel im Körper reguliert. Eine neue Studie der Universität Würzburg legt nahe, dass Bewegung die Produktion dieses Hormons bremsen könnte.
Insulin ist ein lebenswichtiges Hormon, das eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Zuckerstoffwechsels beim Menschen und anderen Organismen spielt. Die Mechanismen, mit denen es diese Aufgabe erfüllt, sind gut verstanden. Über die Kontrolle ist jedoch weniger bekannt
Insulin
Insulin ist ein Hormon, das den Glukosespiegel (Zucker) im Blut reguliert. Es wird von der Bauchspeicheldrüse produziert und in den Blutkreislauf freigesetzt, wenn der Glukosespiegel im Blut ansteigt, beispielsweise nach einer Mahlzeit. Insulin hilft, Glukose aus dem Blutkreislauf in die Zellen zu transportieren, wo sie zur Energiegewinnung verwendet oder für eine spätere Verwendung gespeichert werden kann. Insulin hilft auch, den Fett- und Eiweißstoffwechsel zu regulieren. Bei Menschen mit Diabetes produziert ihr Körper nicht genug Insulin oder reagiert nicht richtig auf Insulin, was zu hohen Blutzuckerspiegeln führt, die unbehandelt zu ernsthaften Gesundheitsproblemen führen können.
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>insulinsekretierende Zellen und die daraus resultierende Insulinsekretion.
Forscher des Biozentrums der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Deutschland haben in ihrer kürzlich veröffentlichten Studie neue Entdeckungen über die Kontrolle der Insulinsekretion gemacht Current Biology. Das Team um Dr. Jan Ache nutzte die Fruchtfliege Drosophila melanogaster als Modellorganismus. Interessanterweise schüttet auch diese Fliege nach dem Fressen Insulin aus, aber anders als beim Menschen wird das Hormon nicht von Zellen der Bauchspeicheldrüse produziert, sondern von Nervenzellen im Gehirn.
Die Abbildung zeigt den Zusammenhang zwischen Bewegung und Regulation insulinproduzierender Zellen in der Fruchtfliege. Bildnachweis: Sander Liessem / Universität Würzburg
Elektrophysiologische Messungen an aktiven Fliegen
Die JMU-Gruppe fand heraus, dass die körperliche Aktivität der Fliege einen starken Einfluss auf ihre insulinproduzierenden Zellen hat. Erstmals haben die Forscher die Aktivität dieser Zellen beim Gehen und Fliegen elektrophysiologisch gemessen Drosophila.
Das Ergebnis: wann Drosophila beginnt zu laufen oder zu fliegen, werden seine insulinproduzierenden Zellen sofort gehemmt y. Wenn die Fliege aufhört, sich zu bewegen, nimmt die Aktivität der Zellen schnell wieder zu und schießt über das Normalniveau hinaus.
„Wir vermuten, dass die geringe Aktivität insulinproduzierender Zellen beim Gehen und Fliegen zur Bereitstellung von Zucker beiträgt, um den erhöhten Energiebedarf zu decken“, sagt Dr. Sander Liessem, Erstautor der Publikation. „Wir vermuten, dass die erhöhte Aktivität nach dem Training dabei hilft, die Energiespeicher der Fliege wieder aufzufüllen, zum Beispiel in den Muskeln.“
Der Blutzucker spielt bei der Regulation keine Rolle
Das JMU-Team konnte zudem zeigen, dass die schnelle, verhaltensabhängige Hemmung insulinproduzierender Zellen aktiv durch neurale Bahnen gesteuert wird. „Er ist weitgehend unabhängig von Veränderungen der Zuckerkonzentration im Blut der Fliege“, erklärt Co-Autorin Dr. Martina Held.
Für den Organismus ist es sehr sinnvoll, auf diese Weise einem erhöhten Energiebedarf vorzubeugen, um extreme Schwankungen des Blutzuckerspiegels zu vermeiden.
Insulin hat sich in der Evolution kaum verändert
Lassen die Ergebnisse Rückschlüsse auf den Menschen zu? Wahrscheinlich.
„Obwohl die Insulinfreisetzung bei Fruchtfliegen von anderen Zellen vermittelt wird als beim Menschen, haben sich das Insulinmolekül und seine Funktion im Laufe der Evolution kaum verändert“, sagt Jan Ache. In den vergangenen 20 Jahren wurden am Modellorganismus Drosophila bereits viele grundlegende Fragen beantwortet, die auch zu einem besseren Verständnis von Stoffwechseldefekten beim Menschen und damit verbundenen Krankheiten wie Diabetes oder Fettleibigkeit beitragen könnten.
Weniger Insulin bedeutet Langlebigkeit
„Ein spannender Punkt ist, dass eine verminderte Insulinaktivität zu gesundem Altern und Langlebigkeit beiträgt“, sagt Sander Liessem. Dies wurde bereits bei Fliegen, Mäusen, Menschen und anderen gezeigt
Spezies
Eine Art ist eine Gruppe lebender Organismen, die eine Reihe gemeinsamer Merkmale aufweisen und in der Lage sind, fruchtbare Nachkommen zu züchten und hervorzubringen. Das Konzept einer Art ist in der Biologie wichtig, da es verwendet wird, um die Vielfalt des Lebens zu klassifizieren und zu organisieren. Es gibt verschiedene Arten, eine Art zu definieren, aber die am weitesten verbreitete ist das biologische Artenkonzept, das eine Art als eine Gruppe von Organismen definiert, die sich in der Natur kreuzen und lebensfähige Nachkommen hervorbringen können. Diese Definition wird in der Evolutionsbiologie und -ökologie häufig verwendet, um lebende Organismen zu identifizieren und zu klassifizieren.
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>sorte. Gleiches gilt für einen aktiven Lebensstil. „Unsere Arbeit zeigt einen möglichen Zusammenhang auf, der erklärt, wie körperliche Aktivität die Insulinregulation über neuronale Signalwege positiv beeinflussen könnte.“
Weitere Schritte in der Forschung
Als nächstes will das Team um Jan Ache untersuchen, welche Neurotransmitter und neuronalen Schaltkreise für die Aktivitätsänderungen verantwortlich sind, die in insulinproduzierenden Zellen in der Fliege beobachtet werden. Das dürfte herausfordernd werden: An neuromodulatorischen Prozessen sind eine Vielzahl von Botenstoffen und Hormonen beteiligt, und einzelne Substanzen können in Kombination gegensätzlich oder komplementär wirken.
Die Gruppe analysiert nun die vielfältigen Möglichkeiten, wie insulinproduzierende Zellen Input von außen verarbeiten. Sie untersuchen auch andere Faktoren, die einen Einfluss auf die Aktivität dieser Zellen haben könnten, zum Beispiel das Alter der Fliege oder ihren Ernährungszustand.
„Parallel dazu untersuchen wir die neuronale Steuerung des Geh- und Fluchtverhaltens“, erklärt Jan Ache. Langfristiges Ziel seiner Gruppe sei es, diese beiden Forschungsfragen zusammenzubringen: Wie steuert das Gehirn das Gehen und andere Verhaltensweisen und wie sorgt das Nervensystem dafür, dass der Energiehaushalt entsprechend reguliert wird?
Referenz: „Verhaltenszustandsabhängige Modulation insulinproduzierender Zellen in Drosophila“ von Sander Liessem, Martina Held, Rituja S. Bisen, Hannah Haberkern, Haluk Lacin, Till Bockemühl und Jan M. Ache, 28. Dezember 2022, Current Biology.
DOI: 10.1016/j.cub.2022.12.005
