Osmose, Insulinsensitizer und Glukosestoffwechsel im Muskel

Das Hormon Insulin senkt die Blutglukose ("Blutzucker"). Dies geschieht vor allem durch Aufnahme von Glukose aus dem Blut in den Skelettmuskel, wo Glukose als Glykogen gespeichert wird (eine Stärke-ähnliche Verbindung). Insofern ist der Muskel ein wichtiges Organ bei der Behandlung von Diabetes mellitus ("Zuckerkrankheit"), bei dem wegen mangels an Insulin und/oder mangels an ausreichender Wirksamkeit des Insulins die Blutglukose entgleist. In diesem Projekt wurden Untersuchungen zur Insulinwirkung an isolierten Muskelpräparaten von Ratten durchgeführt. Teil 1 des Projektes diente der Erforschung der Signalkette, über die Insulin in der Muskelzelle Glykogenspeicherung auslöst. Wir konnten nachweisen, dass in der Muskelzelle - im Gegensatz zur Leberzelle - Veränderungen des Zellvolumens für Insulinwirkung und Glykogenspeicherung nicht relevant sind. Das Verständnis der Kette von biochemischen Ereignissen, die in den Muskelzellen die Insulinwirkung vermitteln, ist von Bedeutung, da Defekte in dieser Signalkette Diabetes verursachen können und Medikamente in dieser Signalkette angreifen können. Teil 2 des Projektes beschäftigte sich mit TZD, einer neuen Gruppe von Substanzen, die zur Diabetes-Behandlung eingesetzt werden. Man weiss, dass TZD die Blutglukose senken, indem sie die Insulinwirkung am Muskel verbessern. Man nimmt an, dass dies - zumindest teilweise - indirekt geschieht, indem TZD auf das Fettgewebe wirken, das wiederum Signale an den Muskel sendet. Unsere Forschungen sollten klären, ob und in welcher Weise TZD auch direkte Wirkung auf den Muskel ausüben. In zahlreichen Experimenten konnten wir nachweisen, dass TZD tatsächlich sehr starke direkte Wirkung auf den Stoffwechsel des Skelettmuskels haben. Wir beschrieben nicht nur eine bislang völlig unbekannte Wirkkomponente der TZD, nämlich eine akute und starke Hemmung der Zellatmung, sondern konnten darüber hinaus beweisen, dass die biochemischen Mechanismen, die diesen Effekten zu Grunde liegen, völlig verschieden von den bisher bekannten sind. Die Erforschung der zellulären Wirkungsweise der TZD ist von größter Bedeutung, um ihre therapeutische Wirksamkeit zu optimieren und mögliche Nebenwirkungen zu verstehen und einzuschätzen.