Das Gehirn kann bei Kindern mit Typ-1-Diabetes weniger effizient arbeiten

Kinder mit Typ-1-Diabetes zeigen subtile, aber wichtige Unterschiede in der Gehirnfunktion im Vergleich zu nicht-diabetischen Kindern. Dies geht aus einer neuen Studie hervor, die von Forschern der Stanford University School of Medicine durchgeführt wurde.

Typ-1-Diabetes tritt auf, wenn die Bauchspeicheldrüse kein Insulin produziert, ein Hormon, das zur Regulierung des Blutzuckers beiträgt. Die Patienten erhalten Insulin über Injektionen oder eine Insulinpumpe. Aber selbst während der Behandlung schwanken ihre Blutzuckerspiegel, der Hauptzucker im Blut, viel stärker als bei gesunden Personen.

"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass das Gehirn bei Kindern mit Typ-1-Diabetes nicht so effizient ist, wie es könnte", sagte Dr. Lara Foland-Ross, Senior Research Associate am Center for Interdisciplinary Brain Sciences Research in Stanford . Foland-Ross teilt die Hauptautorschaft des Papiers mit Bruce Buckingham, M.D., emeritierter Professor für Pädiatrie in Stanford.

"Kinder mit Diabetes haben chronische Schwankungen des Blutzuckerspiegels, und Glukose ist wichtig für die Entwicklung des Gehirns."

Gehirnzellen benötigen eine stetige Versorgung mit Glukose als Brennstoff. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass sich die Gehirnstruktur verändert und die Leistung bei kognitiven Aufgaben bei Kindern mit Typ-1-Diabetes leicht beeinträchtigt ist. Der Mechanismus wurde jedoch nie untersucht.

"Es war wichtig zu erfassen, was funktionell im Gehirn dieser Kinder vor sich geht", sagte sie.

Mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (MRT) stellten die Forscher fest, dass das Gehirn von diabetischen Kindern eine Reihe abnormaler Gehirnaktivitätsmuster aufwies, die bei vielen anderen Erkrankungen beobachtet wurden, darunter kognitiver Rückgang des Alterns, Gehirnerschütterung, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung und Multiple Sklerose.

„Unsere Studie hat ergeben, dass Kinder mit Diabetes trotz der großen Aufmerksamkeit der Endokrinologen für diese Patientengruppe und der tatsächlichen Verbesserung der klinischen Richtlinien immer noch das Risiko haben, Lern- und Verhaltensprobleme zu haben, die wahrscheinlich mit ihrer Krankheit zusammenhängen. Sagte der leitende Autor der Studie, Dr. Allan Reiss, Professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften in Stanford.

Die Forscher fanden auch heraus, dass die abnormalen Muster der Gehirnaktivität bei Kindern mit längerem Diabetes stärker ausgeprägt waren.

Das Forschungsteam führte fMRI-Gehirnscans an 93 Kindern mit Typ-1-Diabetes durch, die an fünf Standorten rekrutiert wurden: Nemours Kindergesundheitssystem in Jacksonville, Florida; Stanford; Washington University in St. Louis; die Universität von Iowa; und Yale.

Weitere 57 Kinder, bei denen die Krankheit nicht auftrat, bildeten die Kontrollgruppe. Alle Teilnehmer waren 7-14 Jahre alt. Vor dem Scannen des Gehirns wurden allen Kindern Standard-Verhaltens- und kognitive Tests gegeben.

Im fMRT-Scanner führten die Kinder eine kognitive Aufgabe namens „go / no-go“ aus: Verschiedene Buchstaben des Alphabets wurden in zufälliger Reihenfolge angezeigt, und die Teilnehmer wurden gebeten, als Antwort auf jeden Buchstaben außer „X“ einen Knopf zu drücken. Die Aufgabe wird häufig in Gehirnscanstudien verwendet, um zu bewerten, was im Gehirn geschieht, während sich die Teilnehmer konzentrieren.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Gehirne der Kinder mit Diabetes zwar genauso genau ausführten wie die der Kontrollgruppe, ihr Gehirn sich jedoch anders verhielt. Bei Kindern mit Diabetes wurde das Netzwerk im Standardmodus, bei dem es sich um das „Leerlaufsystem“ des Gehirns handelt, während der Aufgabe nicht abgeschaltet.

Um die abnormale Aktivierung des Netzwerks im Standardmodus auszugleichen, arbeiteten die exekutiven Kontrollnetzwerke des Gehirns, die für Aspekte der Selbstregulierung und Konzentration verantwortlich sind, bei Kindern mit Diabetes härter als normal.

Diese Anomalien waren bei Kindern, bei denen in jüngeren Jahren Diabetes diagnostiziert worden war, stärker ausgeprägt, was darauf hindeutet, dass sich das Problem mit der Zeit verschlimmern könnte.

"Je länger Sie dynamischen Veränderungen des Blutzuckerspiegels ausgesetzt sind, desto größer sind die Veränderungen der Gehirnfunktion in Bezug auf das Netzwerk im Standardmodus", sagte Foland-Ross. Studien an Erwachsenen mit Diabetes legen nahe, dass das Gehirn in den späteren Stadien der Krankheit schließlich seine Fähigkeit verliert, dieses Problem zu kompensieren, fügte sie hinzu.

Die Ergebnisse werden online in der Zeitschrift veröffentlicht PLOS Medizin.

Quelle: Stanford Medicine