Zu süßes Blut

„Honigsüßer Durchfluss“, das ist nicht etwa eine Süßspeise aus dem Orient sondern die deutsche Übersetzung für „Diabetes mellitus“, eine der Volkskrankheiten schlechthin. Weltweit leiden fast 500 Millionen Menschen an dieser chronischen Störung des Stoffwechsels. Allein in Deutschland sind Schätzungen zufolge zwischen 7 und 9,5 Millionen betroffen, und jedes Jahr kommt rund eine halbe Million hinzu. Menschen mit Diabetes haben einen dauerhaft erhöhten Blutzuckerwert, weil sie zu wenig Insulin produzieren und/oder das Hormon nicht mehr richtig wirkt. Darum wird Diabetes mellitus auch als „Zuckerkrankheit“ bezeichnet.

Der Blutzuckerspiegel steigt bei allen Menschen durch die Aufnahme von kohlenhydratreicher Nahrung. Als Reaktion darauf schüttet die Bauchspeicheldrüse Insulin aus. Das Hormon senkt den Blutzuckerspiegel, indem es den Zucker in Form von Glukose in die Zellen schleust. Besonders Leber- und Muskelzellen können in kurzer Zeit große Mengen Glukose aufnehmen und daraus Energie gewinnen oder die Glukose umwandeln und in Form von Glykogen speichern. Andererseits hemmt Insulin die Zuckerneubildung in der Leber. Auf diese Weise reguliert Insulin den Blutzuckerspiegel im Köper. Funktioniert dieses System nicht mehr richtig, sammelt sich immer mehr Glukose im Blut an und die Zellen werden nicht mehr ausreichend mit Energie versorgt. Letztlich führt das zu Beschwerden wie Müdigkeit, Konzentrationsschwäche, Antriebslosigkeit oder Schwindelzustände. Zudem funktioniert die Durchblutung bei Menschen mit Diabetes schlechter und häufig ist auch ihr Immunsystem geschwächt, weshalb Wunden bei ihnen schlechter heilen als bei Gesunden. 

Die beiden häufigsten Formen des Diabetes sind Typ 1 und Typ 2, wobei rund 90 Prozent der Betroffenen an Typ-2-Diabetes leiden. Diese Variante tritt in der Regel bei Menschen über 40 Jahren auf, weshalb die Krankheit auch als „Altersdiabetes“ bezeichnet wird. Zunehmend sind aber auch jüngere Menschen betroffen. Durch ungesunde Ernährung und zu wenig Bewegung steigt das Erkrankungsrisiko enorm. Diese ungünstigen Lebensstilfaktoren sorgen dafür, dass die Körperzellen immer weniger empfindlich für Insulin werden. Fachleute sprechen auch von einer Insulinresistenz. Die Betroffenen leiden an einem so genannten „relativen“ Insulinmangel, weil der Körper zwar genügend Insulin produziert, es aber nicht verwerten kann. Daneben haben Menschen mit Übergewicht erhöhte Blutfettwerte sowie Bluthochdruck – beides begünstigt die Entstehung von Typ-2-Diabetes. 

In der Regel kann man mit einer Ernährungsumstellung und Sport der Erkrankung entgegensteuern (siehe Kasten: Sport gegen Diabetes). Zusätzlich können Medikamente den Blutzuckerwert senken. 

Typ-1-Diabetes tritt hingegen meist schon im Kindes- und Jugendalter auf. Es handelt sich um eine Autoimmunerkrankung, bei der das eigene Immunsystem die insulinproduzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse zerstört. In der Folge kommt es zu einem „absoluten“ Insulinmangel, was wiederum zu hohen Blutzuckerwerten und einer Unterversorgung der Körperzellen führt. Die Blutzuckerwerte können derart in die Höhe steigen, dass es zu einem lebensbedrohlichen Zustand kommt, dem so genannten diabetischen Koma. Um dies zu verhindern, müssen sich Betroffene zeitlebens Insulin zuführen. Das kann auch bei Typ-2-Diabetes notwendig werden, wenn im Laufe der Erkrankung die körpereigene Insulinproduktion nachlässt. Andere Formen des Diabetes sind verhältnismäßig selten und meist Folge anderer Erkrankungen, der Nebenwirkung von Medikamenten oder von Gendefekten.

Typ-1-Diabetes wird wahrscheinlich durch fehlerhafte Genabschnitte verursacht oder zumindest begünstigt. Zusätzlich diskutieren Experten weitere Auslöser, beispielsweise Infektionen. Menschen mit Typ-2-Diabetes haben zwar in vielen Fällen auch eine genetische Vorbelastung, doch üblicherweise bricht die Erkrankung erst aufgrund eines anhaltenden ungesunden Lebensstils aus. 

Zuckerkranke weisen ein erhöhtes Risiko für unterschiedliche Folgeerkrankungen auf, darunter Herz- und Gefäßkrankheiten wie Herzinfarkte und Schlaganfälle oder Durchblutungsstörungen bestimmter Körperteile, besonders der Beine und Füße. Darüber hinaus kann ein zu hoher Blutzuckerspiegel im Laufe der Jahre dazu führen, dass kleine Blutgefäße geschädigt werden, etwa in den Augen, Nerven und Nieren. Schließlich drohen Nierenversagen, Erblindung oder eine Amputation der Beine. 

Insulin fungiert nicht nur als Glukoselieferant für die Zellen in Muskeln oder Organen, sondern entfaltet seine Wirkung auch im Gehirn. „Man hat das schon ziemlich lange vermutet, aber erst um die Jahrtausendwende konnten wir es endgültig nachweisen“, berichtet der Endokrinologe Jens Brüning, der seit neun Jahren Direktor des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung und der Poliklinik für Endokrinologie, Diabetologie und Präventivmedizin am Universitätsklinikum in Köln ist. „An Mäusen konnten wir zeigen, dass eine Inaktivierung von Insulinrezeptoren im Gehirn zu vermehrter Nahrungsaufnahme, Fettleibigkeit und gestörtem Zuckerstoffwechsel führt.“ 

Im Gehirn ist der Insulingehalt zwischen 10 und 100 Mal höher als im Blutplasma.  Der Großteil des Insulins im Gehirn stammt aus dem Blutkreislauf, allerdings gibt es auch Neurone, die geringe Mengen an Insulin eigenständig produzieren können.  Brüning und seine Mitarbeiter konnten Nervenzellpopulationen im Gehirn identifizieren und charakterisieren, die Rezeptoren für das Hormon besitzen. „Dockt Insulin an, kommt es zu einer Signalkaskade“, erklärt Brüning. Das kann sich etwa auf den Glukosestoffwechsel auswirken und letztlich das Essverhalten beeinflussen. 

Mittlerweile ist klar: „Die Wirkung von Insulin auf die Neuronen ist sehr komplex und kann sich von Zelle zu Zelle stark unterscheiden“, sagt Brüning. Es gebe zum Beispiel Hinweise darauf, dass sich Insulin und der damit zusammenhängende Glukosehaushalt auch auf das Wachstum und die Bildung von Neuronen auswirken – im Fachjargon Neuroplastizität genannt.

Auf Grund der vielfältigen Wirkmechanismen von Insulin im Gehirn wird in Fachkreisen schon länger diskutiert, ob es Zusammenhänge zwischen neurodegenerativen Krankheiten und Diabetes gibt. Bereits im Jahr 1999 kam die so genannte Rotterdam-Studie zu dem Ergebnis, dass Menschen mit Typ-2-Diabetes rund doppelt so häufig eine Demenz entwickeln wie Gesunde. Einen ähnlichen Zusammenhang fanden in den nachfolgenden Jahren zahlreiche weitere Untersuchungen. Laut einer großen Metastudie aus dem Jahr 2012 erhöht sich die Wahrscheinlichkeit an Demenz zu erkranken um die Hälfte, wenn man an Typ-2-Diabetes leidet. Amerikanische Psychologen berichteten im Jahr 2019, dass Patienten mit unbehandeltem Diabetes 1,6 Mal schneller Anzeichen der Alzheimer-Krankheit entwickelten als Menschen ohne Diabetes. 

Allerdings ist die Datenlage nicht eindeutig: Schwedische Forscher haben beispielsweise im Jahr 2018 knapp 270 Gehirnproben von Verstorbenen untersucht und keinen Zusammenhang zwischen Diabetes und Alzheimer gefunden. Diejenigen, die alzheimertypische Veränderungen im Gehirn aufwiesen, litten zu Lebzeiten sogar seltener an Typ-2-Diabetes als die durchschnittliche schwedische Bevölkerung über 65 Jahre. Stattdessen fanden die Forscher eine starke Korrelation zwischen Typ-2-Diabetes und der so genannten vaskulären Demenz, der nach Alzheimer zweithäufigsten Form der Demenz. 

„Ein einzelner, kausaler Zusammenhang zwischen Demenz und Typ-2-Diabetes konnte bislang nicht ausgemacht werden“, sagt Brüning, der auch die neuronale Regulation des Energie- und Glukosestoffwechsels in Verbindung mit Diabetes und neurodegenerativen Erkrankungen erforscht. Bei Demenz seien beide Stoffwechselkomponenten gestört – ein Zustand, der durch die Insulinresistenz der Nervenzellen begünstigt werde. Zudem habe die verminderte Wirkung des Insulins einen negativen Einfluss auf das Wachstum und Überleben der Neuronen. Daher – so Brüning – sei es möglich, dass Diabetes und manche neurodegenerativen Erkrankungen zusammenhängen.

Tatsächlich fanden Forscher heraus, dass durch die Nase verabreichtes Insulin die Kognition bei Erwachsenen mit leichter kognitiver Beeinträchtigung oder Demenz im Frühstadium der Alzheimer-Krankheit verbessert. Das sei eine sehr spannende Entdeckung findet Rachel Lippert, bis vor kurzem Mitarbeiterin Brünings, die nun die Nachwuchsgruppe „Neuronale Schaltkreise“ am Deutschen Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke leitet. Gemeinsam mit ihrem Team untersucht Lippert, wie neuronale Netzwerke, die an der Steuerung des Energiehaushalts beteiligt sind, funktionieren und sich entwickeln. „An der Wirkung von nasal verabreichtem Insulin wird derzeit viel geforscht“, berichtet sie. 

In epidemiologischen Studien stellte sich heraus, dass es auch einen Zusammenhang zwischen Typ-2-Diabetes und Parkinson gibt. Bei dieser Erkrankung ist ebenfalls der Glukosestoffwechsel im Gehirn gestört. Darüber hinaus moduliert Insulin die Signalübertragung von Dopamin – und bei Parkinson sterben besonders dopaminproduzierende Neurone ab, was die Störung der Muskelfunktion verursacht. Ob es in diesen Fällen kausale Zusammenhänge gibt, ist aber noch nicht geklärt. 

Da überdurchschnittlich viele Menschen mit Diabetes an Depressionen leiden, fahnden Wissenschaftler auch hier nach einer möglichen physiologischen Verbindung. Aus Untersuchungen ist bekannt, dass der Blutzuckerspiegel die Stimmung beeinflusst: Sowohl bei deutlich zu hohen Werten als auch bei Unterzuckerungen fühlten sich die Probanden besonders angespannt und verärgert. Lippert merkt an, dass dies wiederum mit einer Störung des Dopaminsystems zusammenhängen könnte, die durch eine Insulinresistenz bei Typ-2-Diabetes ausgelöst wird. 

Eine neue Theorie geht davon aus, dass bei Menschen mit Depression die Neuroplastizität nur noch eingeschränkt funktioniert. Das wäre ebenfalls eine potentielle Verbindung zu Typ-2-Diabetes, da hier die Fähigkeit zur Neubildung und -strukturierung des Gehirns eingeschränkt ist. Allerdings sind Menschen mit Diabetes schlichtweg im Alltag höher belastet als Gesunde; auch das macht sie vermutlich anfälliger für Depressionen. 

Neben solchen Zusammenhängen vermuten Fachleute, dass sich eine Diabetes-Erkrankung negativ auf die Entwicklung des Gehirns auswirken könnte. Weil das menschliche Denkorgan viel Energie benötigt, um zu funktionieren, müssen die Zellen im Gehirn mit ausreichend Glukose versorgt werden. Dies kann insbesondere für Kinder mit Typ-1-Diabetes schwierig sein. Studien zeigen, dass betroffene Heranwachsende Veränderungen im Gehirn aufweisen (verglichen mit gesunden Altersgenossen). Außerdem schneiden Menschen mit Typ-1-Diabetes bei kognitiven Tests schlechter ab als der Durchschnitt.

Eine andere bedenkliche Entwicklung beobachten Brüning und Lippert in ihrer Forschung: Experimente mit Mäusen belegen, dass schon die Ernährung und der Stoffwechselstatus der Mutter beeinflussen, wie sich das Gehirn des Nachwuchses entwickelt. „Die Insulinresistenz bei Typ-2-Diabetes überträgt sich gewissermaßen von der Mutter auf das Kind“, sagt Lippert. Entsprechend zeigen Kinder von stark übergewichtigen (adipösen) Müttern ein erhöhtes Risiko, selbst an Übergewicht und Diabetes zu erkranken.

Für Lippert machen all diese Befunde vor allem eines deutlich: „Die Ernährung ist ein besonders einflussreicher Faktor, wenn es um unsere Gesundheit geht.“ Für sie ist es daher „von entscheidender Bedeutung, den Einfluss der Ernährung auf die Gehirnfunktionen besser zu verstehen, um das Risiko für viele Krankheiten in Zukunft zu reduzieren.“ Und Brüning findet, dass in diesem Kontext die vielfältigen neuen Techniken der Neurobiologie Hoffnung machen. Denn damit würde man zunehmend diejenigen neuronalen Schaltkreise entschlüsseln, die die Nahrungsaufnahme und den Zuckerhaushalt regulieren. „Ich hoffe, dass sich die daraus gewonnenen Erkenntnisse in Zukunft in neue Therapiekonzepte für die Volkskrankheiten Übergewicht und Diabetes übersetzen lassen“, sagt Brüning.

Zum Weiterlesen

• Brüning, J.C. et al.: Role of Brain Insulin Receptor in Control of Body Weight and Reproduction, 2000, Science 289(5487):2122-2125
  DOI: 10.1126/science.289.5487.2122
  https://science.sciencemag.org/content/289/5487/2122.full
• Fried, P. J. et al.: Diabetes and the link between neuroplasticity and glutamate in the aging human motor cortex, 2019, Clinical Neurophysiology 130(9):1502-1510
  https://doi.org/10.1016/j.clinph.2019.04.721
  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1388245719308946
• Ott, A. et al.: Diabetes mellitus and the risk of dementia: The Rotterdam Study, 1999 Neurolgy, 53(9):1937-42.  doi: 10.1212/wnl.53.9.1937.   https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10599761/
• Cheng, G. et al.: Diabetes as a risk factor for dementia and mild cognitive impairment: a meta-analysis of longitudinal studies, 2012, Internal Medicine Journal, 42(5):484-91,  doi: 10.1111/j.1445-5994.2012.02758.x.
  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1445-5994.2012.02758.x
• Fiory, F. et al.: The Relevance of Insulin Action in the Dopaminergic System, 2019, Front. Neurosci. 
  https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00868
  https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2019.00868/full
• Mazaika, p- K. et al.: Variations in Brain Volume and Growth in Young Children With Type 1 Diabetes, 2016, Diabetes 65(2):476-485   doi: 10.2337/db15-1242. 
  http://diabetes.diabetesjournals.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=26512024
• Böhm, A. et al.: Exercise and diabetes: relevance and causes for response variability, 2015, Endocrine 51:390-401
  https://link.springer.com/article/10.1007/s12020-015-0792-6
• Duncan, A. et al.: Habenular TCF7L2 links nicotine addiction to diabetes, 2019, Nature 574:372-377
  https://www.nature.com/articles/s41586-019-1653-x