Das Hühnerei – innovatives Modell zur Untersuchung der Folgen von Schwangerschaftsdiabetes
Studien des Instituts für Biologie der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und der Charité-Universitätsmedizin Berlin liefern einen richtungsweisenden Beitrag zum besseren Verständnis pränataler Risikofaktoren einer erhöhten Adipositas- und Diabetesdisposition.
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Bei Schwangerschaftsdiabetes führt ein erhöhter Glukosespiegel im Blut zu einer Überernährung des Ungeborenen im Mutterleib. Dauerhaft erhöht sich dadurch das Risiko für Adipositas sowie Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Laufe des Lebens. Auch wenn dieser Zusammenhang allgemein anerkannt ist, sind die konkreten Faktoren, die zu einer ‘Fehlprogrammierung‘ der zentralen Regulation von Stoffwechsel, Nahrungsaufnahme und Körpergewicht im Gehirn führen, weitgehend unbekannt. Bislang fehlten geeignete Tiermodelle, die die Untersuchung einzelner Faktoren auf die Entwicklung des Fetus und damit die ‘Fehlprogrammierung‘ von Regelsystemen unabhängig, von dem Muttertier, ermöglichen.
Genau hier setzten die Forschungen von PD Dr. Barbara Tzschentke vom Institut für Biologie der HU und Professor Dr. Andreas Plagemann, Wissenschaftler an der Klinik für Geburtsmedizin der Charité-Universitätsmedizin Berlin an. In einem interdisziplinären Forschungsprojekt verfolgten sie das Ziel, ein neues Experimentalmodell zu entwickeln, mit dessen Hilfe der Zusammenhang zwischen einem erhöhten Blutglukosespiegel während der Schwangerschaft und langfristigen Änderungen in den Hirnregionen des Fetus nachgewiesen werden kann.
Dafür injizierte das Team Glukose in Hühnereier, um eine vergleichbare Situation, wie sie beim Schwangerschaftsdiabetes auftritt, zu simulieren. „Das Hühnerei als ein in sich geschlossenes Entwicklungssystem gibt uns die Möglichkeit, isoliert vom mütterlichen Organismus Mechanismen einer dauerhaften ‘Fehlprogrammierung‘ des zentralen Reglers im Gehirn zu untersuchen. Ebenso für andere Disziplinen, wie beispielsweise die Psychologie oder die Agrarwissenschaften, bietet das Vogelei ein exzellentes Modell für Untersuchungen pränataler Einflüsse auf die weitere Entwicklung der Nachkommen, auch über Generationen hinweg“, erläutert Tzschentke. Bereits kurzzeitige Erhöhungen der Blutglukose im letzten Abschnitt der Embryonalentwicklung kurz vor dem Schlüpfen zeigte bei drei Wochen alten Hühnern eine Verringerung der zellulären Glukosesensitivität des zentralen Reglers in Gehirn.
Weiterführende molekulare Analysen ergaben, dass in diesem Zusammenhang auch die Genexpression wichtiger Transportproteine, die das Gehirn und die Zellen mit Glukose versorgen, vermindert ist. Die somit erworbene Glukoseresistenz kann das Risiko, im späteren Leben an Adipositas, Diabetes und Folgeerkrankungen zu leiden, deutlich erhöhen. „Damit ist es uns gelungen, ein neues Modell zur Untersuchung der Folgen eines für einen Schwangerschaftsdiabetes typischen erhöhten Glukosespiegels im Blut zu generieren und erfolgreich zu testen“, erklärt Plagemann.
Originalveröffentlichung
Rancourt RC, Schellong K, Ott R, Bogatyrev S, Tzschentke B, Plagemann A; "Acquired alterations of hypothalamic gene expression of insulin and leptin receptors and glucose transporters in prenatally high-glucose exposed three-week old chickens do not coincide with aberrant promoter DNA methylation"; PLoS One; 10 (2015) e0119213.
Tzschentke B, Bogatyrev S, Schellong K, Rancourt RC, Plagemann A; "Temporary prenatal hyperglycemia leads to postnatal neuronal ‘glucose-resistance’ in the chicken hypothalamus"; Brain Res.; 1618 (2015) 231-240.
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