PUPILLPGRAPHIE ALS SCREENINGTOOL FÜR CEREBRALE INSULINRESISTENZ

01.01.2016 bis 31.12.2018

Die Aufnahme von Glucose in Nervenzellen erfolgt über einen insulinunabhängigen Mechanismus, so dass das ZNS bezüglich des Glucosemetabolismus nicht auf das Vorhandensein von Insulin angewiesen ist. Dennoch sind im ZNS Insulinrezeptoren vorhanden. Die spezifische Insulinwirkung im ZNS rückte in den Fokus der Forschung als bei Tieren der Insulinrezeptor selektiv im Gehirn ausgeschaltet wurden: die Versuchstiere nahmen viel mehr Nahrung auf als Kontrollen, wurden übergewichtig und entwickelten eine Insulinresistenz im ganzen Körper. In weiteren Versuchen wurde verschieden Funktionen von zentraler Insulinwirkung beim Tier entdeckt, sie beeinflusst unter anderem Nahrungsaufnahme, energy expenditure, systemische Lipolyse, systemischen Glukosemetabolismus, systemische Insulinsensitivität und Insulinsekretion aus der Betazelle.
Auch beim Menschen konnten wir und andere zeigen, dass eine Insulinwirkung im Gehirn existiert:
Mit Hilfe der Magnetoenzephalographie (MEG) und funktionellen Kernspinuntersuchungen (fMRI) konnten wir beim Menschen Insulineffekte im menschlichen Gehirn nachweisen. Die von uns nachgewiesenen Insulineffekte zeigen einen klaren Zusammenhang mit dem Gewicht der untersuchten Personen. Außerdem nimmt der zentralnervöse Insulineffekt mit erhöhten gesättigten freien Fettsäuren im Plasma und mit zunehmendem Alter ab. Bei der Insulinresistenz des Gehirns scheint auch ein gestörter Transport über die Blut-Hirn-Schranke eine pathogenetische Rolle zu spielen.
Die intranasale Applikation von Insulin erlaubt es, Insulin selektiv unter Umgehung der Blut-Hirn-Schranke ins menschliche Gehirn zu transportieren. Mit dieser Methode konnten wir zeigen, dass nasales Insulin vor allem die neuronale Reaktion auf visuellen Essensreizen beeinflusst. Außerdem konnten wir zeigen, dass nasales Insulin keinen Einfluss auf die globale zerebrale Durchblutung hat. Auch nach nasaler Insulinapplikation zeigte sich: je höher das Gewicht, umso geringer die Insulinwirkung. Somit konnten wir Ergebnisse, die mit intravenösem Insulin erhoben wurden, mit intranasalem Insulin bestätigen.
In Kooperationen mit Kollegen in Lübeck und New York konnten wir zeigen, dass intranasale Insulingabe systemisch die Lipolyse supprimiert. In einer weiteren Arbeit ergaben sich erste Hinweise, dass wie bei Versuchstieren gezeigt auch beim Menschen eine Regulation der peripheren Insulinsensitivität durch zentralnervöse Insulinwirkung möglich ist. Dieses indirekte Wirkung konnte in einer weiteren Studie betätigt werden: Die periphere Insulinsensitivität, gemessen mittels hyperinsulinämisch-euglykämischem Clamp, verbesserte sich bei den untersuchten gesunden Männern nach intranasaler Applikation von 160 E Insulin deutlich, während sich die Insulinsensitivität nach Placebo-Spray nicht veränderte. Die zentrale Insulinwirkung nimmt also Einfluss auf den peripheren Glukosestoffwechsel. Dieser Effekt scheint zumindest teilweise durch das autonome Nervensystem übermittelt zu werden. Unsere Hypothese ist daher, dass die zentrale Insulinsensitivität indirekt durch die Messung der Aktivität des autonomen Nervensystems erfasst werden kann. Die Aktivität des autonomen Nervensystems kann durch nichtinvasive Methoden wie die Analyse von Herzfrequenzvariabilität und durch die quantitative Pupillographie gemessen werden.
Dementsprechend soll nun folgende Studie durchgeführt werden:
Da die Insulinresistenz stark mit dem Körpergewicht assoziiert ist, sollen in dieser Studie im Rahmen eines Crossover-Studiendesigns 30 übergewichtige und 30 normalgewichtige Probanden untersucht werden. Hierbei soll in den Probanden sowohl die Messung der Herzfrequenzvarabilität als auch eine quantitative Pupillographie vor und nach intranasaler Insulinapplikation durchführt werden. Außerdem soll die Insulinwirkung im zentralen Nervensystem mittels der etablierten Methode einer funktionellen Kernspintomographie (fMRT) vor und nach intranasaler Insulingabe gemessen werden und die Daten verglichen werden