Metabolismus und perinatale Programmierung

Adipositas im Kindes- und Jugendalter hat in den letzten Jahren weltweit dramatisch zugenommen. Mittlerweile beträgt die Inzidenz übergewichtiger Kinder und Jugendlicher von 3-17 Jahren über 20%. Neben Risikofaktoren wie mangelnde körperliche Bewegung, kalorienreiche Ernährung, psychischen Faktoren oder genetischer Disposition, spielen zudem perinatale Faktoren eine wichtige Rolle. Sowohl mütterliches Übergewicht als auch eine Mangelversorgung des Feten während der Schwangerschaft sind ernstzunehmende Risikofaktoren für die lebenslange Prädisposition für Erkrankungen in den Nachkommen. Dazu zählen zahlreiche Komponenten des metabolischen Syndroms (Adipositas, Diabetes mellitus, kardiovaskuläre Erkrankungen, chronische inflammatorische Prozesse) sowie neurokognitive Veränderungen. Für ein umfassendes Verständnis der Pathomechanismen dieses als Perinatale Programmierung bezeichneten Phänomens fehlen jedoch bislang detaillierte interventionelle tierexperimentelle und humane Studien.

Anhand von Mausmodellen verfolgt unsere Arbeitsgruppe die Aufklärung von Pathomechanismen der Programmierung von Krankheitskomponenten des metabolischen Syndroms durch mütterliche und kindliche Einflussgrößen in der Perinatalperiode. Dabei ist aktuell die Inhibition molekularer inflammatorischer Prozesse - beispielsweise durch Intervention in der Mutter (Ernährungsumstellung, Sport) - einer unserer Arbeitsschwerpunkte auf dem Weg zur Entwicklung präventiver und therapeutischer Maßnahmen und als Basis für die Prüfung der Übertragbarkeit aktueller Erkenntnisse vom Tiermodell auf den Menschen.

Unser ausgesprochenes Ziel ist es, die Entstehung von Adipositas-bedingten Krankheitsbildern in den kommenden Generationen durch ein besseres Verständnis für die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen ihrer Perinatalen Programmierung zu reduzieren.

Laufende Projekte

  • Ernährungsumstellung in übergewichtigen Mäusen während Schwangerschaft und Stillzeit zur Prävention des Metabolischen Syndroms in den Nachkommen der Maus
  • Einfluss freiwilligen Laufradtrainings während der Schwangerschaft auf den Stoffwechsel der Nachkommen in der adipösen Maus
  • Einfluss maternaler Adipositas und Hyperleptinämie auf die Struktur und Funktion der Plazenta und die neurokognitive Entwicklung der Nachkommen in der Maus
  • Muskuloskeletale Reprogrammierung des metabolischen Systems: Die Rolle von ECM-Proteinen in der Regulation der Energiehomöostase

Das Team

Dr. rer. nat. Ruth Janoschek
Dr. Inga Bae-Gartz
Dr. Lisa Schmitz
Dr. Philipp Kasper
Dr. Sportwiss. Nina Ferrari
Saida Breuer, M.Sc. Molekulare Ernährungswissenschaft, Doktorandin
Thorben Hoffmann, M.Sc. Biochemie, Doktorand
Marion Handwerk, Dipl.-oec.-troph., Biologielaborantin
Christina Vohlen, Biologielaborantin

Veröffentlichungen

Maternal obesity alters neurotrophin-associated MAPK signaling in the hypothalamus of male mouse offspring. Bae-Gartz, I., Janoschek, R., Breuer, S., Schmitz, L., Hoffmann, T., Ferrari, N., ...,  Vohlen, C., Dötsch, J. & Hucklenbruch-Rother, E. (2019). Frontiers in Neuroscience, 13, 962.

Hippocampal insulin resistance links maternal obesity with impaired neuronal plasticity in adult offspring. Schmitz, L., Kuglin, R., Bae-Gartz, I., Janoschek, R., Appel, S., Mesaros, A., Jakovcevski, I., Vohlen, C., Handwerk, M., Ensenauer, R., Dötsch, J. & Hucklenbruch-Rother, E. (2018). Psychoneuroendocrinology, 89, 46-52.

Renal Metabolic Programming Is Linked to the Dynamic Regulation of a Leptin-Klf15 Axis and Akt/AMPK α Signaling in Male Offspring of Obese Dams. Kasper, P., Vohlen, C., Dinger, K., Mohr, J., Hucklenbruch-Rother, E., Janoschek, R., ... & Alcazar, M. A. A. (2017). Endocrinology, 158(10), 3399-3415.

Running Exercise in Obese Pregnancies Prevents IL-6 Trans-signaling in Male Offspring. Bae-Gartz, I., Janoschek, R., Kloppe, C. S., Vohlen, C., Roels, F., ..., Ferrari, N., Graf, C., Dötsch, J., Hucklenbruch-Rother, E. (2016). Medicine and science in sports and exercise, 48(5), 829-838.

Dietary intervention in obese dams protects male offspring from WAT induction of TRPV4, adiposity, and hyperinsulinemia. Janoschek, R., Bae‐Gartz, I., Vohlen, C., Alcázar, M. A. A., Dinger, K., Appel, S., Dötsch, J. & Hucklenbruch‐Rother, E. (2016). Obesity, 24(6), 1266-1273.

Leptin does not induce an inflammatory response in the murine placenta. Appel, S., Turnwald, E. M., Alejandre-Alcazar, M. A., Ankerne, J., Rother, E., Janoschek, R., Wohlfarth, M., Vohlen, C., … & Dötsch, J. (2014).  Hormone and Metabolic Research, 46(06), 384-389.

Auswirkung einer Ernährungsumstellung während der Schwangerschaft und Stillzeit auf die Nachkommen übergewichtiger Mütter. Kuschewski, R., Bae-Gartz, I., Vohlen, C., Dötsch, J., Ferrari, N., Graf, C., Rother, E. (2013). 13. Jahrestagung der Gesellschaft für Pädiatrische Sportmedizin, 64(5), 141-146.

Acute selective ablation of rat insulin promoter-expressing (RIPHER) neurons defines their orexigenic nature. Rother, E., Belgardt, B. F., Tsaousidou, E., Hampel, B., Waisman, A., Myers, M. G., & Brüning, J. C. (2012). Proceedings of the National Academy of Sciences, 109(44), 18132-18137.

Hypothalamic JNK1 and IKKβ activation and impaired early postnatal glucose metabolism after maternal perinatal high-fat feeding. Rother, E., Kuschewski, R., Alcazar, M. A. A., Oberthuer, A., Bae-Gartz, I., Vohlen, C., Roth, B. & Dötsch, J. (2012). Endocrinology, 153(2), 770-781.

The importance of the brain for the regulation of energy and glucose metabolism. Rother, E., Jordan, S. D., & Brüning, J. C. (2009). Deutsche medizinische Wochenschrift (1946), 134(20), 1057.

Neurocircuits integrating hormone and nutrient signaling in control of glucose metabolism. Rother, E., Konner, A. C., & Brüning, J. C. (2008). American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 294(5), E810-E816.

Enhanced leptin-stimulated Pi3k activation in the CNS promotes white adipose tissue transdifferentiation. Plum, L., Rother, E., Münzberg, H., Wunderlich, F. T., Morgan, D. A., Hampel, B., Shanabrough, M., Janoschek, R., … & Brüning, J. C. (2007). Cell metabolism, 6(6), 431-445.

Insulin action in AgRP-expressing neurons is required for suppression of hepatic glucose production. Könner, A. C., Janoschek, R., Plum, L., Jordan, S. D., Rother, E., Ma, X., ... & Brüning, J. C. (2007). Cell metabolism, 5(6), 438-449.

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