ISBN 9783843901864

978-3-8439-0186-4, Reihe Mathematik

Britta Göbel
Mathematische Modellierung des menschlichen Energiestoffwechsels: Die zentrale Rolle des Gehirns

246 Seiten, Dissertation Universität Lübeck (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Für die Aufrechterhaltung nahezu jeglicher Funktion in lebenden Organismen ist die Bereitstellung von Energie von zentraler Bedeutung. Die Regulation des menschlichen Energiestoffwechsels ist äußerst wichtig, um die Funktionalität des gesamten Organismus zu gewährleisten. Regulationsdefekte können schwere Krankheiten, wie Adipositas und Diabetes mellitus Typ 2, hervorrufen. Die Prävalenz dieser Krankheiten hat mittlerweile weltweit ein epidemisches Ausmaß angenommen, und die Prävalenz sowie die Inzidenz steigen zunehmend. Die Ursachen von Adipositas und Diabetes mellitus Typ 2 sind bisher nicht endgültig erforscht.

Wie kontrolliert der menschliche Organismus seinen Energiestoffwechsel? Die Beantwortung dieser Frage ist essentiell, um die Ursachen der Erkrankungen zu identifizieren und damit die Effektivität der Behandlung zu erhöhen. Die meisten Therapieversuche schlagen vor allem bei Adipositas fehl. Bislang gibt es jedoch keine zufrieden stellende Antwort auf die komplexe Fragestellung.

Das Gehirn spielt eine bedeutende Rolle im Energiestoffwechsel. Die einzigartige Position und die besonderen Eigenschaften des Gehirns im Organismus sind hinlänglich bekannt. Es ist kein isoliertes Organ, sondern die übergeordnete regulatorische Instanz in der Hierarchie aller organismischen Prozesse. Die Energieversorgung des Gehirns aufrechtzuerhalten, ist aufgrund seiner Funktion lebenswichtig für den gesamten Organismus. Bei einer Unterversorgung sind die Neurone funktionell inaktiv, und der Organismus kollabiert. Die maßgebliche Rolle des Gehirns in der globalen Regulation des komplexen Energiestoffwechsels ist Gegenstand aktueller Forschung. Neue Studienergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn entscheidend an der Regulation des Energiestoffwechsels des gesamten Organismus beteiligt ist und die Energieversorgung des Gehirns Priorität hat. Demzufolge ist die Identifikation von Kontrollmechanismen des Gehirns essentiell, um ein umfassendes Verständnis des gesamten menschlichen Energiestoffwechsels sowie Erkenntnisse über die Ursachen metabolischer Erkrankungen zu erlangen.

In der vorliegenden Arbeit entwickeln und analysieren wir neue mathematische Modelle des menschlichen Energiestoffwechsels, um insbesondere die zentrale Rolle des Gehirns bei der globalen Regulation zu beleuchten. Diese Modelle erlauben erstmals, bisher nicht verstandene Phänomene zu erklären, und sie tragen zu einem Erkenntnisgewinn über die Ursachen der Krankheit Adipositas bei.