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Projekt
KFO 126: Selfish Brain: Brain Glucose and Metabolic Syndrome
Fachliche Zuordnung
Medizin
Förderung
Förderung von 2005 bis 2010
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5397495
Die Regulation der Gehirnglukose ist von essenzieller 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 (Die Aufrechterhaltung der Plasmaglukosekonzentrationen innerhalb enger Grenzen ist wesentlich für die Gesundheit).
Hier formulieren wir ein innovatives Paradigma, in welchem wir den Begriff Plasmaglukose durch den Begriff Gehirnglukose 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 Klinischen Forschergruppe ist es, diesen Paradigmenwechsel vorzubereiten und zu etablieren.
Es gibt vier Grundsätze der Theorie:
-- Das Gehirn setzt die höchste Priorität auf die Anpassung der eigenen ATP-Konzentration. Hoch- und niedrigaffine ATP-sensitive Kalium-Kanäle regulieren die Allokation von Glukose zum Gehirn.
-- 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.
-- 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.
-- 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.
Hier formulieren wir ein innovatives Paradigma, in welchem wir den Begriff Plasmaglukose durch den Begriff Gehirnglukose 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 Klinischen Forschergruppe ist es, diesen Paradigmenwechsel vorzubereiten und zu etablieren.
Es gibt vier Grundsätze der Theorie:
-- Das Gehirn setzt die höchste Priorität auf die Anpassung der eigenen ATP-Konzentration. Hoch- und niedrigaffine ATP-sensitive Kalium-Kanäle regulieren die Allokation von Glukose zum Gehirn.
-- 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.
-- 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.
-- 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.
DFG-Verfahren
Klinische Forschungsgruppen
Internationaler Bezug
Schweiz
Projekte
- Charakterisierung von Allokationssystem und ingestivem Verhalten bei Patienten mit metabolischen und psychischen Störungen (Antragsteller Schweiger, Ulrich )
- Die Rolle des Gehirncorticosteroid Feedbacks für die Glukoseregulation (Antragsteller Peters, Achim )
- Gehirnglukose: Bluthirnschranke und ATP sensitive Kalium Kanäle (Antragsteller Moser, Andreas )
- Glukose und alternative Energiesubstrate als Modulator von Appetit und Nahrungsaufnahme (Antragsteller Schultes, Bernd )
- Ingestion und Kognition - Der Einfluss von Antizipation, Perzeption und Schlafentzug auf die Nahrungsaufnahme (Antragsteller Hallschmid, Manfred )
- Metabolisches Lernen - Wird die Adaptation an wiederholte Hypoglykämien durch glutamaterge Mechanismen vermittelt? (Antragstellerin Pais, Isabel )
- NMR Untersuchungen zur molekularen Basis des Pull-Prinzips beim Astrocyten-Neuronen Shuttle (Antragsteller Peters, Thomas )
- VEGF-Synthese in kultivierten Nerven-- und Gliazellen (Antragsteller Jelkmann, Wolfgang )
- Viral-gestörter zerebraler Metabolismus (Antragsteller Mesters, Jeroen )
- Zelluläre Mechanismen im Pull-Prinzip (Antragsteller Jöhren, Olaf )
- Zentrales Glukose-Feedback und Gehirn-Kortikosteroid-Feedback im Energie Push-Pull-Prinzip (Antragsteller Peters, Achim )
- Zerebraler Energiemetabolismus und Allokation bei neuronaler Aktivierung/Inhibition (Antragstellerin Oltmanns, Kerstin )
Sprecher
Professor Dr. Fritz Hohagen
Leiter
Professor Dr. Achim Peters
