Die Wirkung des Hormons Insulin im Gehirn spielt eine wichtige Rolle im menschlichen Körper. Insulin beeinflusst unter anderem den Ganzkörperstoffwechsel, die Körperfettverteilung und das Essverhalten [1]. Studien mit männlichen Teilnehmern ergaben, dass Personen mit einer verringerten oder sogar fehlenden Reaktion auf Insulin im Gehirn zu einer Gewichtszunahme und einer Ansammlung von viszeralem Fett neigen. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten auch auf Geschlechtsunterschiede bei der Insulinempfindlichkeit hin. Eine Studie an Frauen lieferte Hinweise darauf, dass der Menstruationszyklus die Insulinaktivität im Gehirn beeinflussen kann. Zudem nimmt bei Frauen die Insulinwirkung mit zunehmendem Alter ab. Das könnte für kognitive Beeinträchtigungen und möglicherweise die Mitentstehung einer Alzheimer-Erkrankung verantwortlich sein.
„Über die letzten Jahre wurde nachgewiesen, dass das Gehirn ein insulinsensitives Organ ist, aber auch, dass eine ganze Reihe von Menschen nicht auf Insulin im Gehirn anspricht“.
Apl. Prof. Dr. rer. nat. Stephanie Kullmann,
Stellvertretende Leiterin der Abteilung Metabolic Neuroimaging am Institut für Diabetes Forschung und Metabolische Erkrankungen (IDM) am Helmholtz Center München an der Universität Tübingen
Man spricht bei Menschen, deren Gehirn nicht auf Insulin reagiert, von einer Insulinresistenz des Gehirns. „Diese findet sich besonders häufig bei Personen mit Adipositas, aber auch Unterschiede zwischen Männern und Frauen spielen eine Rolle“, erklärt Professor Dr. med. Martin Heni, Leiter der Sektion Endokrinologie und Diabetologie der Klinik für Innere Medizin I am Universitätsklinikum Ulm. Die beiden Wissenschaftler waren vergangene Woche beim DDG-Kongress in Berlin Vorsitzende des deutsch-dänischen Symposiums „The brainʼs role in glucose metabolism“.
Die Insulinaktivität im Gehirn kann durch die Gabe eines Nasensprays mit Insulin gemessen werden. Über die Nase verabreicht, erreicht ein wesentlicher Teil des Insulins das Gehirn. Deshalb erlaubt es die nasale Applikation, die Insulinaktivität selektiv im Gehirn zu stimulieren, ohne dass es zu Nebenwirkungen im Rest des Körpers kommt. In gesunden normalgewichtigen Männern konnte gezeigt werden, dass die Insulinaktivität insbesondere die Insulinsensitivität im Rest des Körpers verstärkt [2]. Die Insulinwirkung im Gehirn bei Frauen verändert sich im Laufe des Menstruationszyklus. In der Follikelphase des Menstruationszyklus führte die Stimulation der Insulinwirkung im Gehirn zu einer Verbesserung der Ganzkörper-Insulinsensitivität. In der Lutealphase dagegen hat das nasal applizierte Insulin bzw. die Insulinaktivität im Gehirn keinen solchen Effekt [3]. In einer Studie wurde dazu 11 schlanken Frauen, die keine hormonellen Verhütungsmittel nutzten, Insulin als Nasenspray verabreicht. Die Auswertung belegte, dass nach nasaler Insulingabe während der Follikelphase (vor dem Eisprung) eine höhere Insulinsensitivität im Körper bestand als während der Lutealphase (Zeit nach dem Eisprung). „Das ist wahrscheinlich auf eine Insulinresistenz in dieser Zyklusphase zurückzuführen“, schlussfolgern Kullmann und Heni, die beide an der Studie mitgewirkt haben.
Bei weiteren 15 Frauen wurden diese Ergebnisse durch MRT-Scans bestätigt. Mit einem funktionellen MRT lässt sich die Insulinsensitivität im Gehirn messen. Die Veränderung der Durchblutung in Insulin-sensitiven Hirnregionen wird als Maß der zentralen Insulinsensitivität nach der nasalen Verabreichung von Insulin verwendet. Bei Frauen wurde die Reaktion des Gehirns in der Follikelphase durch Insulin beeinflusst, in der Lutealphase aber nicht [3].
Insulin im Gehirn beeinflusst das Hungergefühl sowie das Verlangen und die Belohnungsaspekte der Nahrungsaufnahme und dieser Prozess wird durch Übergewicht und das Geschlecht, aber auch das Alter beeinflusst. Vor allem in Regionen des Gehirns, die wichtig für Entscheidungsprozesse und Gedächtnis sind, wirkt Insulin bei Männern und Frauen unterschiedlich [4, 5]. Personen mit einer höheren kognitiven Kontrolle des Essverhaltens zeigen einen gesünderen Stoffwechsel (periphere Insulinwirkung), auch wenn das Gehirn eine verminderte Insulinwirkung aufweist. Ein Zusammenhang, der bei Frauen stärker ausgeprägt ist als bei Männern. Dies wirkt sich auch günstig auf das Hungergefühl aus. So vermuten wir, dass die negativen Folgen einer verminderten Wirkung von Insulin im Gehirn über das Verhalten teilweise beeinflusst werden können.
Mit zunehmendem Alter lässt die Wirkung von Insulin bei Frauen im Gehirn nach [5]. Das betreffe vor allem limbische Regionen, führt Professor Kullmann aus: „Interessanterweise zeigt vor allem der Hippocampus eine Abnahme der Insulinwirkung bei Frauen nach dem 50. Lebensjahr, während sich die Insulinwirkung im Hippocampus bei Männern mit zunehmendem Alter zwischen 20 und 70 Jahren nicht verändert.“ Der Hippocampus ist wichtig für Gedächtnisprozesse (kognitive Funktionen) und spielt bei der Alzheimer-Erkrankung eine Rolle. Frauen erkranken häufiger an Alzheimer als Männer.
„Neueste Daten legen nahe, dass eine Insulinresistenz des Gehirns zu kognitiven Beeinträchtigungen beiträgt, unabhängig von einer Ganzkörper-Insulinresistenz“ [6,7]
Professor Dr. med. Martin Heni, Leiter der Sektion Endokrinologie und Diabetologie der Klinik für Innere Medizin I am Universitätsklinikum Ulm
In einer aktuellen Studie können wir darstellen, dass vor allem Frauen mit erhöhtem Bauchfett eine Abnahme der Insulinwirkung im Hippocampus mit zunehmendem Alter aufweisen (Daten noch nicht publiziert).
Literatur:
[1] Kullmann, S., et al. Central nervous pathways of insulin action in the control of metabolism and food intake. Lancet Diabetes Endocrinol 8(6), 524-534 (2020).
[2] Heni, M., et al. Hypothalamic and Striatal Insulin Action Suppresses Endogenous Glucose Production and May Stimulate Glucose Uptake During Hyperinsulinemia in Lean but Not in Overweight Men. Diabetes 66(7), 1797-1806 (2017).
[3] Hummel, J., et al. Brain insulin action on peripheral insulin sensitivity in women depends on menstrual cycle phase. Nat Metab 5(9), 1475-1482 (2023).
[4] Wagner, L., et al. Sex differences in central insulin action: Effect of intranasal insulin on neural food cue reactivity in adults with normal weight and overweight. Int J Obes (Lond)
46(9), 1662-1670 (2022).
[5] Wagner, L., et al. Brain insulin responsiveness is linked to age and peripheral insulin sensitivity. Diabetes Obes Metab 25(8), 2171-2180 (2023).
[6] Rhea, E.M., Banks, W.A., & Raber, J. Insulin Resistance in Peripheral Tissues and the Brain: A Tale of Two Sites. Biomedicines 10(7), 1582 (2022).
[7] Kullmann, S., et al. Brain Insulin Resistance at the Crossroads of Metabolic and Cognitive Disorders in Humans. Physiol Rev 96(4), 1169-1209 (2016).
Bezugsquelle des Textes: Deutsche Diabetes Gesellschaft (DDG) (Berlin, 10. Mai 2024). Insulinwirkung im Gehirn: Welche Rolle spielen Alter und Geschlecht? (Apl. Prof. Dr. rer. nat. Stephanie Kullmann.) und Deutsch-dänisches Symposium thematisierte Rolle des Gehirns im Glukosestoffwechsel Zyklus und Alter beeinflussen bei Frauen Insulinwirkung und kognitive Fähigkeiten [Pressemitteilung] anlässlich der 58. Jahrestages der DDG vom 08. bis 11.05.2024.
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