Reaktionsfreudige Stoffwechselprodukte können hohen Blutzucker und Nierenschäden verursachen

Reaktionsfreudige Stoffwechselprodukte wie Methylglyoxal und Acrolein könnten für hohen Blutzucker und Nierenschäden mitverantwortlich sein. Ein Forscherteam aus Mannheim zeigt an Zebrafischen, wie diese Verbindungen den Arginin-Stoffwechsel stören und damit zur Entstehung diabetischer Folgeschäden beitragen.

Ein internationales Forschungsteam um Professor Dr. Jens Kroll von der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg ist der Frage nachgegangen, ob bisher unbekannte Stoffwechselstörungen die Ursache für die bei Diabetes häufig auftretenden Organveränderungen sein könnten, also für Schäden an Gefäßen und anderem Gewebe.

Die aktuellen Forschungsergebnisse liefern neue Hinweise darauf, wie reaktionsfreudige Stoffwechselprodukte zur Entstehung von Diabetes und seinen Folgeerkrankungen beitragen können. Das Team um Prof. Kroll berichtet im Fachjournal Nature Communications, dass die Verbindungen Methylglyoxal und Acrolein den Arginin-Stoffwechsel stören und dadurch einen erhöhten Blutzuckerspiegel sowie Veränderungen der Nieren auslösen können.

Methylglyoxal entsteht als Nebenprodukt des Glukosestoffwechsels im Körper. Acrolein kann ebenfalls bei körpereigenen Stoffwechselprozessen entstehen, aber auch durch äußere Einflüsse wie Tabakrauch oder stark erhitzte Lebensmittel. Beide Stoffe gehören zu den hochreaktiven Carbonylverbindungen und stehen schon länger im Verdacht, an der Entstehung diabetischer Folgeschäden beteiligt zu sein.

Zebrafische als Modell für die Forschung

Für ihre Untersuchung nutzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Zebrafische als Modellorganismus. Dabei zeigte sich, dass erhöhte Konzentrationen von Methylglyoxal oder Acrolein den Blutzuckerspiegel ansteigen lassen. Gleichzeitig beobachtete das Team Veränderungen im Arginin-Stoffwechsel, in deren Folge weniger Stickstoffmonoxid gebildet wurde. Stickstoffmonoxid ist ein Botenstoff, der unter anderem die Blutgefäße reguliert und für eine normale Organfunktion wichtig ist.

Parallel dazu fanden die Forschenden Hinweise auf eine beeinträchtigte Struktur und Funktion der Nieren. „Wir denken, dass die gleichzeitige Erhöhung von Methylglyoxal und Acrolein die initiale Ursache ist für eine Kombination aus erhöhtem Blutzucker, gestörtem Arginin-Stoffwechsel und verminderter Stickstoffmonoxid-Produktion. Und diese Veränderungen tragen dazu bei, dass sich diabetesbedingte Nierenschäden entwickeln oder verstärken“, erläutert Prof. Kroll.

Die Forschenden konnten außerdem zeigen, dass Methylglyoxal und Acrolein wichtige Stoffwechselwege beeinflussen und verändern können. Dadurch werden Prozesse gefördert, die mit oxidativem Stress, Entzündungsreaktionen und Zellschäden zusammenhängen. Solche Mechanismen gelten als wichtige Faktoren bei der Entwicklung chronischer Stoffwechselerkrankungen.

Neue Ansätze für Therapien denkbar

Die neuen Erkenntnisse eröffnen Perspektiven für die Diabetesforschung und mögliche zukünftige Therapien. Denkbar wären Ansätze, die reaktionsfreudige Carbonylverbindungen durch eine verminderte Bildung oder einen verstärkten Abbau reduzieren oder die gezielt den Arginin-Stoffwechsel stabilisieren. „Ob sich diese Ansätze beim Menschen bewähren, muss allerdings erst durch klinische Untersuchungen bestätigt werden“, sagt Prof. Kroll.

Die Studie unterstreicht die ursächliche Bedeutung des sogenannten Carbonyl-Stresses, also der krankhaften Anhäufung reaktionsfreudiger Carbonylverbindungen im Körper, als auslösenden Faktor für die Entstehung von Diabetes und seiner Begleit- und Folgeerkrankungen. Damit liefert sie Ansatzpunkte für die weitere Forschung an neuen Strategien zur Vorbeugung und Behandlung diabetischer Komplikationen.

von Redaktion Diabetes-Anker

Das Redaktionsteam des Diabetes-Ankers besteht aus erfahrenen Journalistinnen und Journalisten – teils mit medizinischem und naturwissenschaftlichem Hintergrund sowie selbst von Diabetes betroffen – die seit vielen Jahren zum Thema Diabetes publizieren.

mit Materialien der Universitätsmedizin Mannheim