Ein Forschungsteam des Biozentrums der Universität Würzburg hat neue Erkenntnisse über die Regulierung der Insulin produzierenden Zellen (IPCs) bei Drosophila melanogaster, der Fruchtfliege, gewonnen. Diese Studie, die im Journal eLife veröffentlicht wurde, steht unter der Leitung von Dr. Jan M. Ache und erhellt die komplexen Mechanismen, die die Insulinausschüttung steuern. Insulin spielt eine zentrale Rolle im Stoffwechsel vieler Lebewesen und äußert sich in der Anpassung der Ausschüttung an den Nahrungszustand.
Die Insulinausschüttung wird bei Nahrungsüberfluss gefördert, während sie in Hungerzeiten reduziert ist. Ein Ungleichgewicht in diesem System kann zu Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes führen. Menschen produzieren Insulin in der Bauchspeicheldrüse, während es bei Drosophila von Nervenzellen im Gehirn hergestellt wird. Insulin gelangt dabei direkt in die Hämolymphe, dem Insektenblut.
Mechanismen der Insulinregulation
Die Forscher nutzten innovative Methoden zur Aufzeichnung der Aktivität von IPCs in lebenden Fliegen. Es wurde festgestellt, dass IPCs Insulin freisetzen, wenn Fliegen Zucker mit Nahrung aufnehmen, nicht jedoch bei direkter Injektion in die Hämolymphe. Dieses Phänomen ist dem Inkretin-Effekt beim Menschen ähnlich und zeigt, dass die Steuerung der Insulinausschüttung komplexer ist als bisher angenommen.
Besonders interessant ist, dass die Aktivität der IPCs bei älteren Fliegen zurückgeht, was auf eine veränderte Zuckerverarbeitung hinweist. Die Untersuchung des Futtersuchverhaltens der Fliegen ergab eine Korrelation zwischen ihrem Energiereservestatus und der Insulinausschüttung. Durch optogenetische Stimulation zeigte sich, dass IPCs nur eine geringe Rolle bei der Modulation des Futtersuchverhaltens spielen.
Genetische Einflüsse und Diabetes-Modelle
Ein weiterer Aspekt der Forschung befasst sich mit der genomischen Deletion der Insulin-like Peptide 1-5 (DILPs), was bei Drosophila zu Merkmalen führt, die mit Typ-1-Diabetes assoziiert werden. Diese homozygoten Fliegen zeigen signifikante Entwicklungsverzögerungen und einen kleineren Körperbau, was die Bedeutung von Insulin für die normale Entwicklung unterstreicht.
Darüber hinaus verursachen diese Fliegen ein erhöhtes Maß an Autophagie im Fettkörper während des Essens, was auf eine Beeinflussung des Stoffwechsels hinweist. In den Untersuchungen wurden auch verringerte Triglycerid- und Gesamtproteinwerte festgestellt, was auf eine dysregulierte metabolische Aktivität hinweist. Im Gegensatz dazu zeigen Df[dilp1-5] homozygoten Fliegen erhöhte Zuckerspiegel in der Hämolymphe, was die Prüfungen bezüglich des Zusammenhangs zwischen Insulin und Zuckerstoffwechsel ergänzt.
Relevanz für die menschliche Gesundheit
Die Ergebnisse dieser Studien könnten weitreichende Implikationen für das Verständnis von menschlichen Stoffwechselkrankheiten wie Diabetes haben. Die genetischen und hormonellen Ähnlichkeiten zwischen Fruchtfliegen und Menschen bieten eine wertvolle Plattform für das Studium von Insulin und dessen Auswirkungen auf Verhalten und Gesundheit. Insulin ist nicht nur ein Schlüsselregulator des Metabolismus, sondern beeinflusst auch Verhaltensweisen wie Hunger und Nahrungsaufnahme, was auf die bedeutende Rolle hinweist, die es in der physiologischen Homöostase spielt.
Insgesamt zeigt die Forschung der Universität Würzburg, wie weitreichend und komplex die Funktionen von Insulin in Drosophila sind und welche Parallelen zu menschlichen Krankheitsbildern bestehen. Diese Erkenntnisse werden dazu beitragen, potenzielle therapeutische Ansätze zur Behandlung von Stoffwechselerkrankungen zu entwickeln.
Für weiterführende Informationen über die Studie und deren Ergebnisse besuchen Sie bitte die Artikel auf uni-wuerzburg.de, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov und frontiersin.org.