Online News: Biomarker für Insulinresistenz des Gehirns im Blut entdeckt

Reagiert das Gehirn nicht mehr richtig auf Insulin, liegt eine Insulinresistenz vor, die das Risiko für Übergewicht, Typ-2-Diabetes und Alzheimer erhöht. Forschende des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) in Potsdam-Rehbrücke und Tübingen haben nun bei Menschen ohne Typ-2-Diabetes epigenetische Veränderungen, d. h. kleine Veränderungen an der Erbsubstanz, entdeckt, die zeigen, wie gut das Gehirn auf Insulin anspricht. Diese Marker könnten künftig einen einfachen und frühzeitigen Nachweis einer Insulinresistenz im Gehirn ermöglichen.

Bislang ist der Nachweis einer Insulinresistenz im Gehirn kosten- und zeitintensiv, da keine geeigneten Biomarker zu Verfügung stehen. Nun konnte mittels der durchgeführten Studie gezeigt werden, dass aus dem Blut epigenetische Signaturen extrahiert werden können, die präzise anzeigen, ob das Gehirn noch auf Insulin reagiert.

Um diese epigenetischen Marker zu identifizieren, nutzte das Forschungsteam ein maschinelles Lernverfahren zur Analyse von kleinen chemischen Veränderungen an der DNA, sogenannte DNA-Methylierungsmuster. Untersucht wurden Blutproben von Personen ohne Typ-2-Diabetes, die sich in ihrer Hirnreaktion auf Insulin unterschieden, jedoch vergleichbare Werte bei der peripheren Insulinsensitivität aufwiesen. Der maschinelle Lernprozess beruhte auf einer Kombination von Daten aus funktioneller Magnetresonanztomographie des Gehirns sowie metabolische und epigenetische Daten.

In einer ersten Studienkohorte mit 167 Teilnehmenden konnten 540 CpG-Stellen identifiziert werden, deren Methylierungsmuster eine zuverlässige Unterscheidung zwischen Personen mit und ohne Insulinresistenz im Gehirn erlaubten. Viele dieser Methylierungsstellen stehen im Zusammenhang mit einem erhöhten Typ-2-Diabetes-Risiko, was auf ein wechselseitiges Zusammenspiel zwischen Insulinresistenz im Gehirn und Stoffwechselerkrankungen hinweist.

Die Ergebnisse wurden mit hoher Genauigkeit (83 bis 94%) in zwei unabhängigen Replikationskohorten mit 33 bzw. 24 Personen bestätigt. Dabei konnte gezeigt werden, dass diese Signaturen unabhängig von Alter oder BMI zuverlässig sind.

Alle 540 untersuchten CpG-Stellen zeigten veränderte Methylierungsmuster. Für 98 dieser Stellen fanden die Forschenden in Datenbanken eine Korrelation zwischen Blut- und Gehirnmethylierung. Viele der zugehörigen Gene sind an der neuronalen Entwicklung, Synapsenbildung und Signalübertragung beteiligt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das epigenetische Profil im Blut zentrale Prozesse im Gehirn widerspiegeln kann.

Frühere Studien hatten bereits gezeigt, dass Menschen mit Insulinresistenz im Gehirn weniger gut auf Lebensstilinterventionen ansprechen, mehr viszerales Fett einlagern und häufiger Heißhunger verspüren – alles Risikofaktoren für die Entstehung von Typ-2-Diabetes.

Die jetzt identifizierten epigenetischen Marker könnten künftig als Screening-Instrument dienen, um Risikopatient*innen frühzeitig zu erkennen und gezielt zu behandeln – beispielsweise durch Lebensstiländerungen oder Medikamente wie die SGLT2-Inhibitoren, die bei Menschen mit neuronaler Insulinresistenz bereits positive Effekte gezeigt haben.

Ziel der Forschenden ist es, aus den 540 identifizierten CpG-Stellen ein standardisiertes Testpanel zu entwickeln, das in der klinischen Praxis eingesetzt werden kann.

Quelle: Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD), Pressemeldung vom 12.08.2025