Die Arbeitsgruppe untersucht Stoffwechselwege und deren Regulation in verschiedenen Geweben und Organen des Menschen.
Schwerpunkt ist die Identifizierung und Charakterisierung der angeborenen und erworbenen Ursachen von Insulinresistenz, Diabetes mellitus und nicht-alkoholischer Fettlebererkrankung (NAFLD). Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Rolle der Mitochondrien („Kraftwerke“ der Zelle) für den Energiestoffwechsel.
Die Forschungsziele liegen im Erkennen der entscheidenden Störungen des Energiestoffwechsels, die zur Entwicklung metabolischer Erkrankungen beitragen, um so neue Möglichkeiten zur Prävention und Therapie des Diabetes sowie seiner Begleit- und Folgeerkrankungen zu identifizieren.
Schwerpunkte
- Charakterisierung metabolischer Flussraten und der mitochondrialen Funktion in Skelettmuskel, Leber und Fettgewebe bei Gesunden und Menschen mit metabolischen Erkrankungen
- Untersuchung der Bedeutung der NAFLD für die Entstehung und Progression der Insulinresistenz und des metabolischen Syndroms
- Testung der Auswirkungen von Training, Diät und Medikamenten auf die Gewebe-spezifische Insulinwirkung und molekulare Mechanismen ihrer Steuerung
- Entwicklung neuer Methoden zur nicht-invasiven Untersuchung des Energiestoffwechsels
Die Arbeitsgruppe leistete in den letzten Jahren Beiträge zum Verständnis der von Glukose-transport/-phosphorylierung, Glykogensynthese/-lyse und Glukoneogenese bei Gesunden und Menschen mit Diabetes mellitus. Es wurden die zellulären Mechanismen der Fettsäuren- und Aminosäuren-induzierten Insulinresistenz beschrieben und ein Konzept der Adaptation der mitochondrialen Funktion der Leber bei Menschen mit Adipositas entwickelt. In multizentrischen Studien wurden die Effekte von unterschiedlichen Nahrungsfetten und Blutglukose-senkenden Therapien zur Verbesserung von Insulinresistenz und Reduktion des Leberfettgehalts bei Patienten mit Typ-2-Diabetes nachgewiesen.
Die Arbeitsgruppe etablierte und entwickelt gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Metabolic Imaging des Instituts Methoden der Stabilen Isotopen Verdünnung und nicht-invasiver Magnetresonanzspektroskopie zur Untersuchung des Fettgehalts einzelner Organe, der Konzentrationen von Stoffwechselprodukten, Flussraten durch Stoffwechselwege und der Energieproduktion (ATP-Synthese) in Leber, Muskel und Gehirn des Menschen.
Team
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Dr. Bedair Dewidar
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Olga Dürrschmidt
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Dr. med. Sofiya Gancheva
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Anna Giannakogeorgou
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Dr. Cesare Granata
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Mona Hendlinger , M. Sc.
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Maximilian Huttasch
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Dr. med. Sabine Kahl
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Jan-Marc Leonhard
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Polina Lipaeva
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Dr. rer. nat. Lucia Mastrototaro
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Jessica Oberhäuser
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Hristina Poposka-Paunovska
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Michelle Reina do Fundo
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Prof. Dr. Patrick Schrauwen
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Anita Shokouhmehr, M. Sc.
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Aryan Shokouhmehr
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Alexandra Stein
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Keita Suzuki
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Dr. rer. med. Nina Trinks
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Georgia Xourafa
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Fariba Zivehe
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Claudia Zundel
Ausgewählte Publikationen
- Gancheva S, Ouni M, Jelenik T, Koliaki C, Szendroedi J, Toledo FGS, Markgraf DF, Pesta DH, Mastrototaro L, De Filippo E, Herder C, Jähnert M, Weiss J, Strassburger K, Schlensak M, Schürmann A, Roden M 2019. Dynamic changes of muscle insulin sensitivity after metabolic surgery. Nat Commun. 10. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12081-0
- Roden M, Shulman GI 2019. The integrative biology of type 2 diabetes. Nature. 576: 51-60. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1797-8
- Gancheva S, Jelenik T, Álvarez-Hernández E, Roden M 2018. Interorgan Metabolic Crosstalk in Human Insulin Resistance. Physiol Rev. 98: 1371-1415. https://doi.org/10.1152/physrev.00015.2017
- Apostolopoulou M, Gordillo R, Koliaki C, Gancheva S, Jelenik T, De Filippo E, Herder C, Markgraf D, Jankowiak F, Esposito I, Schlensak M, Scherer PE, Roden M 2018. Specific Hepatic Sphingolipids Relate to Insulin Resistance, Oxidative Stress, and Inflammation in Nonalcoholic Steatohepatitis. Diabetes Care. 41: 1235-1243. https://doi.org/10.2337/dc17-1318
- Álvarez-Hernández E, Kahl S, Seelig A, Begovatz P, Irmler M, Kupriyanova Y, Nowotny B, Nowotny P, Herder C, Barosa C, Carvalho F, Rozman J, Neschen S, Jones JG, Beckers J, de Angelis MH, Roden M 2017. Acute dietary fat intake initiates alterations in energy metabolism and insulin resistance. J Clin Invest. 127: 695-708. https://doi.org/10.1172/JCI89444
- Gancheva S, Koliaki C, Bierwagen A, Nowotny P, Heni M, Fritsche A, Häring H-U, Szendroedi J, Roden M 2015. Effects of intranasal insulin on hepatic fat accumulation and energy metabolism in humans. Diabetes. 64: 1966-75. https://doi.org/10.2337/db14-0892
- Koliaki C, Szendroedi J, Kaul K, Jelenik T, Nowotny P, Jankowiak F, Herder C, Carstensen M, Krausch M, Knoefel WT, Schlensak M, Roden M 2015. Adaptation of hepatic mitochondrial function in humans with non-alcoholic fatty liver is lost in steatohepatitis. Cell Metab. 21: 739-46. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.04.004
- Szendroedi J, Yoshimura T, Phielix E, Koliaki C, Marcucci M, Zhang D, Jelenik T, Müller J, Herder C, Nowotny P, Shulman GI, Roden M 2014. Role of diacylglycerol activation of PKCθ in lipid-induced muscle insulin resistance in humans. P Natl Acad Sci U S A. 111: 9597-602. https://doi.org/10.1073/pnas.1409229111
- Roden M, Price T, Perseghin G, Petersen K, Rothman D, Cline GW, Shulman GI 1996. Mechanism of free fatty acid-induced insulin resistance in humans. J Clin Invest. 97: 2859-2865. https://doi.org/10.1172/JCI118742
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Nationale Kooperationen
- Partner und assoziierte Partner des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD e. V.): Alle Partner
- Schön Klinik, Düsseldorf: Dr. Matthias Schlensak
- Florence Nightingale KH, Kaiserswerth: PD Dr. Matthias Banasch
Internationale Kooperationen
- Yale Universität, New Haven, Connecticut, USA: Prof. Gerald I. Shulman
- Universität Coimbra, Coimbra, Portugal: Prof. John G. Jones
- Universität Texas, Southwestern Medical Center, Dallas, Texas, USA: Prof. Phil Scherer
- Universität Maastricht, Maastricht, Niederlande: Prof. Patrick Schrauwen
- Universität Lund, Lund, Schweden: Prof. Leif Groop
- Universität Padova, Padova, Italien: Prof. Giovanni Pacini and Andrea Tura
- Universität Pisa, Pisa, Italien: Prof. Amalia Gastaldelli
Kompetitive Drittmittel
- European Commission (EUREKA Eurostars-2 E!, 113230)
- Deutsche Forschungsgemeinschaft: (DFG: CRC/SFB 1116/2 B12, GRK 2576 P3)
- Deutsche Diabetes Gesellschaft (DDG)
- Ministerium für Kultur und Wissenschaft (MKW: EFRE-0400191)
Lehrtätigkeiten an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
- Diabetologisch-metabolisches Seminar (Prof. Roden)
- Klinisch-experimentelle Diabetologie (Prof. Roden)
- Endokrine Stoffwechselregulation: From bed to bench and back! (Prof. Roden)
- Experimentelle Methoden in der Diabetesforschung (Prof. Roden)
- Hot topics in molecular exercise science & endocrinology (Dr. Pesta)
- Wahlfach Immunbiologie (Dr. Pesta/Dr. Kahl/Dr. Mastrototaro/Dr. Sarabhai)
Lehrtätigkeiten an weiteren nationalen/internationalen Universitäten
- Glucotoxicity, lipotoxicity, mitochondrial oxidative stress, MSc Program "Diabetes Mellitus and Obesity", Universität Athen (Prof. Roden)