Ein Forschungsteam aus dem Biozentrum der Julius-Maximilians-Universität Würzburg hat neue Erkenntnisse zur Regulierung der Insulin produzierenden Zellen (IPC) bei Fruchtfliegen gewonnen. Diese Studie beleuchtet die zentrale Rolle von Insulin im Stoffwechsel vieler Lebewesen und die möglichen Folgen eines Ungleichgewichts im Insulin-System, das zu Diabetes und anderen Stoffwechselkrankheiten führen kann. Dr. Jan M. Ache, der die Studie im Journal eLife am 29. Januar 2025 veröffentlichte, und sein Team untersuchten, wie die IPCs mit anderen Neuronen im Fliegengehirn zusammenarbeiten.
Insulin wird bei Menschen in der Bauchspeicheldrüse produziert und spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels. Anders als beim Menschen wird Insulin bei Drosophila von Nervenzellen im Gehirn hergestellt und direkt in die Hämolymphe, das Insektenblut, abgegeben. Die Insulinausschüttung der Fliegen wird durch Nahrungsaufnahme gefördert, während sie in Hungerzeiten reduziert wird. Dies entspricht dem Inkretin-Effekt, der auch beim Menschen beobachtet wird, und deutet auf eine komplexere Steuerung der Insulinausschüttung hin.
Die Rolle der Insulin produzierenden Zellen
Für die Studie verwendeten die Forscher Methoden zur Aufzeichnung der Aktivität der IPCs in lebenden Fruchtfliegen. Dabei zeigte sich, dass die Aktivität der IPCs bei älteren Fliegen abnimmt, was auf veränderte Zuckerverarbeitung hinweist. Dies könnte erklären, warum das Futtersuchverhalten der Fliegen mit ihren Energiereserven und der Insulinausschüttung korreliert. Die optogenetische Stimulation der IPCs offenbarte jedoch, dass deren Einfluss auf die Modulation des Futtersuchverhaltens eher gering ist.
Zusätzlich wurde in einer verwandten Untersuchung festgestellt, dass die genomische Deletion von DILPs 1-5 bei Fliegen zu Merkmalen führt, die Typ-1-Diabetes ähneln. Die homozygot lebenden Fliegen dieser speziellen Deletion sind zwar lebensfähig, zeigen jedoch Entwicklungsverzögerungen und ein verringertes Wachstum. Die Larven dieser Fliegen initiieren Autophagie im Fettkörper während ihrer Nahrungsaufnahme und zeigen dabei einen reduzierten metabolischen Zustand.
Einfluss auf menschliche Gesundheit
Die Forschung an Drosophila ist von besonderem Interesse, nicht nur aufgrund der genetischen und metabolischen Ähnlichkeiten zu Menschen, sondern auch wegen der Rolle von Insulin in verschiedenen biologischen Prozessen. Insulin beeinflusst nicht nur den Stoffwechsel, sondern auch die Entwicklung, die Fruchtbarkeit und die Lebensspanne der Organismen. Studien haben gezeigt, dass Insulin auch Verhaltensweisen in Bezug auf Fortpflanzung, Nahrungsaufnahme und Gedächtnis bei Säugetieren moduliert.
Die Ergebnisse dieser Studien könnten wichtige Implikationen für die menschliche Gesundheit haben, insbesondere in Bezug auf Erkrankungen wie Diabetes. Das Verständnis der Insulin-Regulation und deren Einfluss auf das Verhalten könnte neue Ansätze zur Therapie und Prävention von Stoffwechselkrankheiten eröffnen.
Insgesamt deuten diese Forschungsarbeiten darauf hin, dass Drosophila nicht nur ein nützliches Modell für die Untersuchung von Insulinwirkungen ist, sondern auch bedeutende Einblicke in die komplexen Mechanismen bieten kann, die den Stoffwechsel und die Gesundheit von Lebewesen steuern. Weitere Forschungen sind notwendig, um die Wechselwirkungen zwischen Insulin und den neuronal regulierten Verhaltensweisen weiter zu erforschen.
Forschungsergebnisse wie diese sind von großer Bedeutung, da sie das Verständnis von Insulin und seinen vielfältigen Funktionen erweitern. Diese Erkenntnisse könnten letztlich dazu beitragen, bessere therapeutische Strategien zur Bekämpfung von Stoffwechselkrankheiten zu entwickeln, die weltweit zunehmen.
