Insulin ist ein notwendiges Hormon für Menschen und viele andere Lebewesen. Seine bekannteste Funktion ist die Steuerung des Zuckerstoffwechsels. Viel weniger ist darüber bekannt, wie insulinproduzierende Zellen und damit die Insulinsekretion kontrolliert werden. Zu dieser Frage hat ein Team des Biozentrums der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in der Fachzeitschrift „Current Biology“ jetzt Informationen vorgelegt. Die Gruppe um Dr. Jan Ache nutzte die Fruchtfliege Drosophila melanogaster als Untersuchungsobjekt. Interessanterweise sondert diese Fliege auch Insulin nach einer Mahlzeit ab. Allerdings stammt das Hormon bei Fliegen nicht wie beim Menschen aus der Bauchspeicheldrüse, sondern wird von Nervenzellen im Gehirn ausgeschüttet.

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 Forscher die Aktivität dieser Zellen bei laufenden und fliegenden Fruchtfliegen elektrophysiologisch gemessen.

Ergebnis: Wenn Drosophila zu laufen oder zu fliegen beginnt, werden ihre insulinproduzierenden Zellen sofort gehemmt. Wenn die Fliege aufhört, sich zu bewegen, steigt die Zellaktivität wieder schnell an und übersteigt das normale Niveau. „Wir vermuten, dass die geringe Aktivität insulinproduzierender Zellen beim Gehen und Fliegen zur Versorgung mit 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.“

Blutzucker spielt keine Rolle bei der Regulation Das JMU-Team konnte außerdem zeigen, dass die schnelle und verhaltensabhängige Hemmung insulinproduzierender Zellen aktiv durch neuronale Bahnen gesteuert wird. „Er ist weitgehend unabhängig von Veränderungen der Blutzuckerkonzentration der Fliege“, sagt Co-Autorin Dr. Martina Held.

Für den Körper ist es durchaus sinnvoll, auf diese Weise einem erhöhten Energiebedarf vorzubeugen, um extreme Blutzuckerschwankungen 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 Adipositas beitragen könnten.

Weniger Insulin bedeutet Langlebigkeit „Ein interessanter Punkt ist, dass eine reduzierte Insulinaktivität zu gesundem Altern und Langlebigkeit beiträgt“, sagt Sander Liessem. Dies wurde bereits bei Fliegen, Mäusen, Menschen und anderen Arten nachgewiesen. 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.“

Nächste 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 Fliegen beobachtet werden. Das wird vermutlich schwierig: An neuromodulatorischen Prozessen sind eine Vielzahl von Botenstoffen und Hormonen beteiligt, und einzelne Substanzen können in Kombination gegensätzlich oder komplementär wirken.

Derzeit analysiert die Gruppe, auf welch vielfältige Weise insulinproduzierende Zellen Input von außen verarbeiten. Sie untersuchen auch andere Faktoren, die die Aktivität dieser Zellen beeinflussen könnten, zum Beispiel das Alter der Fliege oder ihren Ernährungszustand. „Parallel dazu untersuchen wir die neuronale Steuerung des Geh- und Flugverhaltens“, 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? (ANI)

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