Alle(s) Zucker oder was?

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1 Alle(s) Zucker oder was? Ein gesundes Gehirn Alles eine Frage des Zuckers? Werner Reutter Institut für Biochemie und Molekularbiologie Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus Benjamin Franklin Konstanz 27. September 2008

2 Glucose ist für das Gehirn der einzige Nährstoff. In der Zelle dient sie der Energiegewinnung dem Aufbau und der Strukturerhaltung

3 Glycocalix der tierischen Zelle Glycocalix Microvilli

4

5 Glucose Energiegewinnung Adenosintriphosphat (ATP) für alle Syntheseleistungen Erregungsleitung Strukturkomponenten Nukleinsäuren Glykoproteine Glykolipide Cholesterin Botenstoffe (Mediatoren) GABA Glutamin Acetylcholin Serotonin

6 Kanäle / Transporter Ionenkanäle (Erregungsleitung) Na +, K +, Cl -, Ca 2+ Zucker (Nährstoff)

7 Bei Morbus Alzheimer ist die Versorgung des Gehirns mit Glucose vermindert.

8

9 Insulin-Rezeptor Insulin -Untereinheit (Hormon-bindende Domäne) aussen (extrazellulär) -Untereinheit (ATP-bindende und Tyrosin-Kinase-Domäne) Innen (zytoplasmatisch)

10 Insulin aktiviert den Transport der Glucose in die Zelle über den Glucosetransporter 4.

11 Auswirkungen der verminderten Glucosekonzentration auf das Gehirn.

12 Atrophie des Gehirns

13 Verminderung des Energiestoffwechsels des Gehirns

14 Atrophie des Gehirns

15 Auguste

16 Gesunde Dendritenbaum Zellen Axon Spines (Eingang)

17 Amyolide Plaques Krankhafte Zellen hyperphosphorylierte Tau-Proteine (Tangles, Fibrillen)

18 Strepto-Studie Galactose verhindert die Schädigung der Gedächtnisbildung im Tierexperiment. Experimentelle Ausschaltung des Insulin-Rezeptors durch STZ Zusammenarbeit mit Professor Melita Salkovic-Petrisic, Zagreb

19 Insulin aktiviert den Transport der Glucose in die Zelle über den Glucosetransporter 4.

20 * * Resultate COGNITIVE DEFICITS Morris Water Maze Swimming Test 130 TIME SPENT IN PLATO SEARCH 24 NUMBER OF MISTAKES time (s) C C+G STZ STZ+G Min-Max 25%-75% Median value number of mistakes * * C C+G STZ STZ+G Min-Max 25%-75% Median value p=0.008 ANOVA p= p<0.005 p<0.001 Mann Whitney U test p<0.001 p<0.011 C = Control (Kontrollgruppe) C + G = Control + Galactose STZ ist ein Toxin, das den Insulinrezeptor ausschaltet STZ + G = STZ + Galactose

21 Insulin-unabhängiger Transport von Galactose in die Zelle über den Glucosetransporter 3. GLUT3 Galactose Galactose utilization Glucose synthesis + glycogen / lipid / protein synthesis

22

23 Von der Galactose zur Glucose Gal-Kinase Uridyltransferase Galactose Gal-1-Phosphat UDP-Galactose ATP ADP UDP-Glc Glc-1-Phosphat 4-Epimerase UDP-Galactose UDP-Glucose Pyrophosphorylase UDP-Glucose Glucose-1-Phosphat UMP

24 Der Weg der Galactose zu Aminosäuren Roser, Mosetter, Reutter 2008

25 Zusammenfassung 1/2 1. Morbus Alzheimer ist eine bestimmte Form der Altersdemenz. Leichte kognitive Störung (MCI) ist eine Vorstufe des M. Alzheimer 2. Verstärkte Progredienz ab dem 70. Lebensjahr 3. Verlust der Merkfähigkeit und des Kurzzeitgedächtnisses 4. Verminderte Aufnahme von Glukose in die Zellen des Gehirns Minderung der Funktionsfähigkeit des Insulinrezeptors (daher M. Alzheimer = Diabetes mellitus Typ 3) Verminderter Energiestoffwechsel Dadurch verminderte Synthese-Leistungen Dadurch Verlust der normalen Zellstruktur und von spezifischen Zellfunktionen

26 Zusammenfassung 2/2 5. Tierexperiment: Ausschaltung des Insulin-Rezeptors durch STZ führt bei Ratten zu einer Alzheimer-ähnlichen Symptomatik. Sie tritt nicht auf, wenn die Tiere mit Galactose behandelt wurden. 6. Vorschlag eines neuen Therapiekonzeptes für den M. Alzheimer: Gabe von Galactose anstelle von Glucose zur Umgehung der Insulinrezeptor-abhängigen Glucoseaufnahme der Hirnzellen

27 Was können wir tun? Ausreichende, regelmäßige Bewegung Gesunde, ausgewogene Ernährung (kein Zucker- / Kohlenhydrat-Stress) Ausreichend Schlaf Entspannte Lebenseinstellung

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