HyperICU. Auswirkungen von Muskelabbau auf die Freisetzung globaler Metaboliten und die Glukosehomöostase bei Patienten mit Sarkopenie und kritischen Erkrankungen

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Blobner; Professor Dr. Henning Wackerhage
• Fachliche Zuordnung: Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus ; Anästhesiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536691227

Kritisch kranke Patienten haben einen rapiden Muskelschwund von ca. 2% der Muskelmasse pro Tag. Im Kontrast dazu verzeichnen Patienten mit Sarkopenie einen langsamen Verlust von weniger als 1% ihrer Muskelmasse pro Jahr. Besonders der Muskelabbau auf Intensivstationen ist mit metabolischen Dysfunktionen wie der Insulinresistenz verknüpft. Das Projekt verfolgt das Ziel, die Aufnahme und Abgabe von Metaboliten bei kritisch kranken Patienten sowie bei Frauen und Männern mit und ohne Sarkopenie zu erforschen. Ebenso wird untersucht, wie ihr Metabolom auf eine anabole Stimulation mit Leucin reagiert und wie sie Glucose metabolisieren. Hierzu werden fortschrittliche Techniken der Stoffwechselforschung genutzt, wie arteriovenöse Metabolomik und metabolische Flussanalysen mit Tracern, die mit stabilen Isotopen markiert sind. Vier spezifische Ziele sind definiert: (1) Identifikation von Metaboliten, die von der Beinmuskulatur schwerkranker Patienten aufgenommen oder abgegeben werden, gemessen zu Zeitpunkten maximaler Atrophie und optimaler Rekonvaleszenz. (2) Identifikation von Metaboliten, die von den Muskeln sarkopenischer Frauen und Männer im Vergleich zu Kontrollpersonen ohne Sarkopenie aufgenommen oder freigesetzt werden. (3) Untersuchung der Metabolite nach Gabe von 10 g Leucin bei schwerkranken Patienten im Vergleich zu Kontrollen, um festzustellen, ob die Kinetik der Metaboliten die anabole Reaktivität kennzeichnet. (4) Analyse der Metabolite im Plasma, die aus 13C-Glukose bei kritisch kranken Patienten mit Muskelschwund oder Insulinresistenz sowie nach deren Erholung von der kritischen Krankheit, im Vergleich zu Kontrollen, resultieren. Wir erwarten Einblicke in die metabolischen Mechanismen, die den Einfluss eines raschen Muskelschwunds bei kritischer Krankheit und eines langsamen Muskelabbaus bei Sarkopenie auf den Austausch von Muskelmetaboliten erklären. Das erste Experiment wird die Überflutung des Organismus mit Metaboliten charakterisieren, die eintritt, wenn atrophierende Muskeln ihre Biomasse in Metaboliten umwandeln und in den Blutkreislauf freisetzen. Das zweite Experiment liefert Daten zur Aufnahme und Freisetzung von Muskelmetaboliten bei älteren Menschen mit oder ohne Sarkopenie und verdeutlicht, wie gezieltes Krafttraining den Anabolismus fördern und den Austausch der Metabolite beeinflussen kann. Das dritte Experiment prüft die Eignung eines Tests zur anabolen Reaktionsfähigkeit auf Leucin. Das vierte Experiment untersucht Veränderungen im Glukosestoffwechsel bei kritisch kranken Patienten mit ICU-erworbener Schwäche und Insulinresistenz. Zusammenfassend werden diese Experimente dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen Muskelschwund und metabolischen Defekten zu verstehen. Wir erwarten uns Erkenntnisse, die die Grundlage für personalisierte Physiotherapie und Ernährung mit Proteinen und Kohlenhydraten bei kritisch kranken und sarkopenischen Patienten in der Zukunft bilden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5795: HyperMet: Effekte von Muskelhypertrophie und -Atrophie auf die Stoffwechselgesundheit
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Jan Adriaan Graw; Dr. Sebastian Martini