Modulation der Insulinwirkung im Gehirn durch Nahrungsfette

Fragestellung: Erhöhte Spiegel von freien Fettsäuren werden bei Menschen mit metabolischem Syndrom und Übergewicht vermehrt beobachtet und insbesondere für die gesättigten Fettsäuren Palmitat und Stearat konnten hemmende Effekte auf die Insulinsignalweiterleitung in peripheren Geweben nachgewiesen werden. Kürzlich konnte nun auch gezeigt werden, dass der Anstieg der Insulin-abhängigen kortikalen Aktivität bei gesunden Probanden negativ mit den Spiegeln der gesättigten Fettsäuren korreliert und dass übergewichtige Mäuse eine verminderte Expression sowohl des Insulinrezeptors als auch von Insulinrezeptorsubstrat-2 (Irs2) und damit eine signifikant reduzierte Insulinantwort im Gehirn aufweisen. Der direkte Nachweis, ob und wie einzelne Nahrungsfette das Insulinsignal im Gehirn positiv oder negativ beeinflussen fehlt allerdings noch.

Methodik: 4-Wochen alte C57Bl/6-Mäuse wurden für 8 Wochen mit einer mit Rapsöl angereicherten Diät gefüttert und die Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel, die Insulinsensitivität, kortikale Aktivität, Insulin-abhängige kortikale Aktivität, lokomotorische Aktivität und die Insulinsignalweiterleitung auf Ebene von Irs2 analysiert.

Ergebnisse: Mit erhöhtem Rapsöl-Anteil gefütterte Mäuse zeigten im Vergleich zu mit Standard-Futter ernährten Kontrolltieren kein verändertes Körpergewicht, wohl aber eine verminderte Nahrungsaufnahme (p<0,001). Darüber hinaus waren die Nüchternglukose-Konzentrationen und Insulin-Konzentrationen zwischen den beiden Gruppen nicht signifikant unterschiedlich. Im Vergleich zu den Kontrollen zeigte sich jedoch bei der mit Rapsöl gefütterten Gruppe im intraperitonealen Insulintoleranztest eine signifikant verbesserte Insulintoleranz (nach 30min: Blutglukose 62,68±3,72% des Ausgangswertes (Kontrollen) vs. 46,49±2,38% (Rapsöl), p=0,002; nach 60min: 70,82±6,78% (Kontrollen) vs. 44,89±4,22% (Rapsöl), p=0,005). Weiterhin waren sowohl die basale, als auch die Insulin-abhängige kortikale Aktivität bei den Tieren, die mit Rapsöl gefüttert wurden, in allen Frequenzbändern signifikant erhöht (alle p<0,001), was mit einer vermehrten basalen Aktivität (7–19Uhr: 3,90±0,15counts/min (Kontrollen) vs. 5,18±0,22counts/min (Rapsöl), p<0,001; 19–7Uhr: 6,74±0,17counts/min (Kontrollen) vs. 9,95±0,38counts/min (Rapsöl), p<0,001) einherging. Für die mit Rapsöl angefütterten Mäuse ergab sich außerdem eine signifikant höhere lokomotorische Aktivität nach i.c.v. Applikation von Insulin im Vergleich zu den Kontrollen. Diese verbesserte Insulinsensitivität ließ sich auch auf Ebene von Irs2 mittels Western Blot Analysen aus Gehirngewebe nachweisen.

Schlussfolgerungen: Eine 8-wöchige Nahrungsintervention mit einer durch Rapsöl angereicherten Diät führt bei Mäusen zu einer Erhöhung der Insulinsensitivität sowie einer gesteigerten basalen sowie Insulin-abhängigen kortikalen Aktivität, die mit einer vermehrten lokomotorischen Aktivität und verminderten Nahrungsaufnahme einhergeht.