CRU 126, Subproject: Characterization of allocation system and ingestive behavior in patients with metabolic and mental disorders

    Project: DFG ProjectsDFG Joint Research: Research Units/ Clinical Research Units

    Project Details

    Description

    Gemäß dem Selfish Brain-Paradigma [1, 2] besteht zwischen der Glukoseallokation und der Nahrungsaufnahme eine hyperbelförmig-reziproke Beziehung, deren genaue Lage von den Setpoints der ATP-Konzentratton im Gehirn und der Aktivität des HPA-Systems bestimmt wird. Um die metabolische Regulation genauer zu charakterisieren wollen wir das Verhalten des Allokationssystems und das ingestive Verhalten simultan zu erfassen und den Einfluss von Konditionierungsprozessen auf diese Verhaltensweisen genauer zu beschreiben. Hierzu sollen folgende experimentelle Ansätze verfolgt werden: Experiment 1: Untersucht werden Männer und Frauen mit Adipositas, typischer Depression, atypischer Depression sowie eine gesunde Vergleichsgruppe. Am Tag 1 wird das spontane Essverhalten der Probanden mit einem Büffet-Test erhoben. Am Tag 2 erfolgt ein oraler Glukosetoleranztest mit gleichzeitiger fortlaufender Bestimmung der Konzentration von energiereichen Phosphaten im Gehirn durch Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS) und der Konzentrationen von Glukose und Insulin im Blut. Am Tag 3 erfolgt ein euglykämischer Glukoseclamp. Wir gehen dabei der Hypothese nach, dass die einzelnen Versuchsgruppen durch systematische Abweichungen der Glukoseallokation und der Nahrungsaufnahme gekennzeichnet sind, während die Konzentrationen der energiereichen Phosphate im Gehirn in einem engen Bereich konstant gehalten werden. Experiment 2: Untersucht werden adipose Männer und Frauen, Patienten mit typischer Depression und gesunde Probanden. Wir wenden das Modell der konditionierten Nahrungsaufnahme an, um den Einfluss von Lernprozessen auf das Allokationssystem zu untersuchen. Dabei wird über 10 Tage zunächst eine Verbindung zwischen Nahrungsangebot und kontextuellen Variablen induziert. Anschließend werden die Versuchspersonen im bereits gesättigten Zustand diesen Kontextvariablen und einem Nahrungsangebot erneut ausgesetzt. Wir haben dabei die Hypothese, dass der Allokationsprozess sich als konditionierbar erweist. Wir vermuten, dass die Konditionierbarkeit bei Probanden mit Übergewicht ausgeprägter gegeben ist während sie bei Probanden mit typischer Depression vermindert ist.

    Key findings

    Die in der ersten Förderperiode durchgeführte Studie unter erstmaliger Verwendung der Glukose-Clamp-Technik bei Patienten mit Depression zeigte, dass die Glukoseaufnahme im Gesamtorganismus sowohl bei Patienten mit typischer Depression als auch bei Patienten mit atypischer Depression erheblich vermindert ist. Begleitende endokrine Veränderungen wiesen daraufhin, dass das Allokationssystem bei atypischer Depression im Vergleich zu typischer Depression geringer aktiviert ist. Insgesamt stützen die Befunde die Hypothese einer relevanten Störung des Glukosemetabolismus bei depressiven Erkrankungen. Es ist allerdings noch unklar, wie die Veränderung von Glukosebedarf, Glukoseallokation und Glukoseingestion genau miteinander interagieren. In der zweiten Förderperiode untersuchten wir daher das Allokationssystem bei Männern und Frauen mit Adipositas, Depression sowie bei einer gesunden Vergleichsgruppe. Ziel der Untersuchung war die genaue Charakterisierung der Lieferkette der Energieversorgung von der angebotenen Nahrung bis zur ATP-Konzentration im Gehirn. Die methodische Umsetzung bestand in einem oralen Glukosetoleranztest mit gleichzeitiger fortlaufender Bestimmung der Konzentration von energiereichen Phosphaten im Gehirn durch Magnetresonanz-Spektroskopie und der Konzentrationen von Glukose und Insulin im Blut. Die MR-Spektroskopie wurde mit einem klinisch genutzten Magnetresonanz-Tomografen in liegender Körperposition durchgeführt. Der Kopf ruhte dabei auf einer doppelt resonanten Oberflächenspule. Auf diese Weise konnten sowohl 31P-MR-Spektren zur Bestimmung der energiereichen Phosphate als auch 1H-MR-Spektren zu Bestimmung von Metaboliten des Glucoseumsatzes im okzipitalen Lappen des Großhirns erhoben werden. Nach Basisdiagnostik, umfassender psychiatrischer Diagnostik und schriftlicher Einwilligung konnten insgesamt seit 01.01.2008 63 Probanden eingeschlossen werden. 7 Probanden brachen die Studie ab, bzw. es konnten bei diesen Probanden die Daten nicht mit ausreichend hoher Reliabilität ausgewertet werden. Es liegen daher zum jetzigen Zeitpunkt Daten von 56 Probanden vor. Eingeschlossen wurden 28 Frauen und 28 Männer. Darunter befanden sich 21 normalgewichtige, gesunde Probanden im Alter zwischen 18-50 Jahren. Gematcht für Alter wurden zusätzlich 21 Probanden mit Adipositas eingeschlossen. Außerdem wurden 14 Patienten mit einer akuten depressiven Störung im Sinne einer Major Depression nach DSM-IV eingeschlossen. Innerhalb dieser Gruppe erfüllten 12 Patienten die Kriterien einer typischen depressiven Störung (depressive Stimmung, Interessenminderung, Gewichtsverlust, verminderter Schlaf), 2 Patienten die einer atypischen Depression (Gewichtszunahme, vermehrter Schlaf). Das wesentliche Ergebnis der bisherigen Auswertung ist, dass bei Übergewicht sowohl vor wie auch nach einer oralen Glukosegabe verminderte Konzentrationen energiereicher Phosphate vorliegen. Dieser Befund ist in Übereinstimmung mit aus der Selfish-Brain-Theorie abgeleiteten Vorhersagen, die einen Mangel an energiereichen Phosphaten im Gehirn als wichtigen Faktor in der Entstehung von Übergewicht postuliert.
    Statusfinished
    Effective start/end date01.01.0531.12.11

    UN Sustainable Development Goals

    In 2015, UN member states agreed to 17 global Sustainable Development Goals (SDGs) to end poverty, protect the planet and ensure prosperity for all. This project contributes towards the following SDG(s):

    • SDG 3 - Good Health and Well-being

    Research Areas and Centers

    • Academic Focus: Center for Brain, Behavior and Metabolism (CBBM)

    DFG Research Classification Scheme

    • 205-17 Endocrinology, Diabetology, Metabolism