Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung

Im europäischen Vergleich liegt die Max-Planck-Gesellschaft auf Platz zwei

Laut WHO leiden in Europa bereits mehr als 64 Millionen Erwachsene sowie 300.000 Kinder und Jugendliche an Diabetes. Auslöser ist in 90 Prozent der Fälle Übergewicht

Eine Vielzahl elektrischer und chemischer Signale sorgen dafür, dass der Körper und das Gehirn in Fragen der Ernährung gemeinsame Sache machen. Welche Folgen diese „Absprachen“ haben, untersucht Marc Tittgemeyer am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung in Köln

Die Anpassung des Zuckerstoffwechsels beginnt im Gehirn

Rund die Hälfte der Max-Planck-Anträge auf einen ERC Advanced Grant war erfolgreich

Appetit verspüren, einen Pudding holen, ihn genießen und sich noch einen nehmen: Eine Vielzahl elektrischer und chemischer Signale sorgen dafür, dass der Körper und das Gehirn in Fragen der Ernährung gemeinsame Sache machen. Welche Folgen diese „Absprachen“ haben, untersuchen Marc Tittgemeyer und sein Team am Max-Planck-Institut für Stoffwechselforschung in Köln.

Mithilfe von Einzelzell-RNA-Sequenzierung (single-cell sequencing, scRNA-seq) kann die Genexpression einzelner Zellen untersucht werden. Dies erlaubt es, Zelltypen basierend auf ihrer molekularen Identität zu charakterisieren. Insbesondere im Gehirn kann so mit hoher Genauigkeit die Vielfalt verschiedener Neurone beschrieben werden. Aus bereits publizierten und neu gewonnenen Daten haben wir einen umfassenden Atlas aller Zelltypen des Hypothalamus erstellt, einer Gehirnregion mit zentraler Bedeutung für die Regulation des Stoffwechsels. 

Sensorische Signale ermöglichen dem Gehirn, Handlungen zu steuern und damit unser Verhalten an die Aufrechterhaltung physiologischer Bedürfnisse anzupassen. Hierfür müssen sowohl äußere Sinneswahrnehmungen als auch der momentane Stoffwechselzustand des Körpers berücksichtigt werden. Wir untersuchen die physiologischen Faktoren und Signalwege, über die körpereigene Stoffwechselsignale zum Gehirn kommuniziert werden, um mit sensorischen Wahrnehmungs- und Lernprozessen zu interagieren und motiviertes Verhalten zu steuern.

Der Hypothalamus ist ein lebenswichtiger Teil des Gehirns, der den Stoffwechsel reguliert. Er setzt sich aus verschiedenen Gruppen von Nervenzellen zusammen, darunter die Pro-opiomelanocortin-exprimierenden (POMC)-Neurone, die das Sättigungsgefühl und die Nutzung der  Energiespeicher des Körpers steuern. Durch detaillierte Untersuchungen fanden wir heraus, dass ihre Population nicht einheitlich ist, sondern aus definierten Untergruppen besteht. Wir erforschen, wie diese den Stoffwechsel im Detail beeinflussen. 

Neueste Forschungen haben unser Verständnis darüber, wie unser Gehirn die Nahrungsaufnahme steuert, revolutioniert. Sogenannte „Hunger-Neurone“ werden bereits Sekunden nach Wahrnehmung vonSinnesreizen, welche die unmittelbare Nähe zu Nahrung suggerieren, abgeschaltet. Basierend auf diesen Erkenntnissen untersucht unsere Gruppe den Einfluss der Sinneswahrnehmung auf jene Netzwerke unseres Gehirns, die Appetit und Stoffwechsel regulieren, um zu verstehen, wie unser Gehirn das Ernährungsverhalten steuert.   

Der Hypothalamus dient als oberstes Regulationszentrum der Nahrungsaufnahme. Da an dieser Regulation viele verschiedene Nervenzellen beteiligt sind, war es bislang kaum möglich, die zugrundeliegenden neuronalen Schaltkreise dieses Gehirnareals und ihre synaptischen Verbindungen zu verstehen. Mithilfe zelltyp-spezifischer genetischer, elektrophysiologischer und optischer Methoden gelang es uns, bislang unbekannte Sättigungs-Neurone zu identifizieren und herauszufinden, welche Neurotransmitter die Kommunikation von Hunger-Neuronen vermitteln.