Der Schlaf-Schalter: Ein Hormon, um Stoffwechsel, Gedächtnis und Lebensspanne zu beherrschen

Somatostatin gilt seit langem als einer der wichtigsten Regulatoren für Gesundheit, Gedächtnis und Lebensspanne. Doch wie genau ein einzelnes Molekül eine derart umfassende Kontrolle über unseren Körper ausüben kann, blieb bisher ein biologisches Rätsel. Ein Forschungsteam um Prof. Henrik Bringmann am Biotechnologischen Zentrum (BIOTEC) der TU Dresden hat nun das entscheidende Bindeglied entdeckt: den Schlaf. Durch die Untersuchung von Fadenwürmern fanden sie heraus, dass Somatostatin diese Funktionen nicht direkt steuert. Vielmehr reguliert es den Schlaf, der wiederum als zentrales Kontrollorgan für Gesundheit, Gedächtnis und Alterung fungiert. Die nun im Fachjournal Science Advances veröffentlichten Ergebnisse zeigen: Schlaf ist die zentrale Schaltstelle, über die das Somatostatin-Signal eine Vielzahl lebenswichtiger Prozesse koordiniert.

Seit über einem halben Jahrhundert ist Somatostatin als eine Art „Systemmanager“ des Körpers bekannt. Somatostatin ist im gesamten Tierreich verbreitet und wirkt auch beim Menschen als universelle Bremse für Wachstum und Stoffwechsel. Forschende standen jedoch lange vor einem Paradoxon: Wie kann ein einziges Molekül so grundverschiedene Aufgaben koordinieren – von der Schärfung des Gedächtnisses bis hin zur Steuerung der Fettverbrennung?

Um diese Frage zu beantworten, nutzten die Forschenden am BIOTEC ein so einfaches wie leistungsfähiges Modell: den Fadenwurm Caenorhabditis elegans. „C. elegans sind kleine, genetisch hervorragend untersuchbare Organismen. Da sie viele grundlegende Prozesse mit dem Menschen teilen, sind sie ein wertvolles Modell, um fundamentale biologische Phänomene wie den Schlaf zu entschlüsseln“, erklärt Prof. Bringmann, Forschungsgruppenleiter am BIOTEC.

Die Verbindung zum Schlaf

Der Durchbruch gelang dem Team mit der Identifizierung eines spezifischen Somatostatin-Rezeptors im Gehirn des Wurms. „Hormone funktionieren im Grunde nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip: Sie passen in bestimmte Rezeptoren auf den Zellen und aktivieren so spezifische Funktionen. Wir haben entdeckt, dass sich das ‚Schloss‘ für das Somatostatin-ähnliche Molekül beim Wurm direkt auf der schlafaktiven Nervenzelle befindet – einer einzelnen Zelle, die den gesamten Schlaf des Tieres steuert“, so Dr. Byoungjun Park, der die Studie durchführte.

Um diesen Zusammenhang zu belegen, führte das Team eine Reihe von Stoffwechsel- und Verhaltenstests durch. Die Forschenden schalteten das molekulare Schloss – den Rezeptor – genetisch aus. So konnten sie die Folgen untersuchen, die entstehen, wenn das Hormon das Schlaf-Neuron nicht mehr erreichen kann.

Eine strategische Schaltzentrale

„Wir konnten nachweisen, dass die Steuerung des Schlaf-Neurons durch das Somatostatin-ähnliche Molekül tatsächlich die entscheidende Voraussetzung für die Kontrolle von Stoffwechsel, Gedächtnis und Lebensspanne ist“, sagt Prof. Bringmann. „Unsere Studie zeigt, dass Somatostatin nicht mit jeder einzelnen Körperzelle kommunizieren muss. Stattdessen steuert es gezielt eine strategische Schaltzentrale an: das Schlaf-Neuron.“

Von 302 Neuronen zu Milliarden

Die Wahl des Fadenwurms C. elegans erlaubte es dem Team, die enorme Komplexität höherer Organismen auszublenden und so zu den fundamentalen biologischen Prinzipien vorzudringen. Auch wenn der Mensch weitaus komplexer aufgebaut ist, sind die zugrunde liegenden Mechanismen oft sehr ähnlich.

„Während der Mensch Milliarden von Nervenzellen und mehrere Schlafzentren besitzt, verfügt der Fadenwurm über exakt 302 Neuronen – und nur ein einziges Schlaf-aktives Neuron“, so Prof. Bringmann. „Genau deshalb ist die Grundlagenforschung an Fadenwürmern so wertvoll: Sie ermöglicht es uns, komplexe Wechselwirkungen zu entwirren und die elementaren Mechanismen zu verstehen, die über unser Leben und unsere Gesundheit entscheiden.“

Originale Veröffentlichung

Byoungjun Park, Lama Mohsen, Inka Busack, Laura Uhlig, Lorenzo Rossi, Gill Pollmeier, Ellen Geens, Majdulin Nabil Istiban, Sajal Mandal, Reshma Dominic Savio, Isabel Beets, Attila Stetak, und Henrik Bringmann: C. elegans somatostatin/allatostatin C signaling regulates sleep, metabolism, survival, and memory via a sleep-active neuron. Science Advances (April 2026)
Link: https://doi.org/10.1126/sciadv.adv8387

Über das Biotechnologisches Zentrum (BIOTEC)

Das Biotechnologische Zentrum (BIOTEC) wurde 2000 als zentrale wissenschaftliche Einrichtung der TU Dresden mit dem Ziel gegründet, modernste Forschungsansätze in der Molekular- und Zellbiologie mit den in Dresden traditionell starken Ingenieurwissenschaften zu verbinden. Seit 2016 ist das BIOTEC eines von drei Instituten der zentralen wissenschaftlichen Einrichtung Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) der TU Dresden. Das BIOTEC nimmt eine zentrale Position in Forschung und Lehre im Forschungsschwerpunkt Molecular Bioengineering ein und verbindet zellbiologische, biophysikalische und bioinformatische Ansätze miteinander. Es trägt damit entscheidend zur Profilierung der TU Dresden im Bereich Gesundheitswissenschaften, Biomedizin und Bioengineering bei.
www.tud.de/biotec
www.tud.de/cmcb

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