Stoffwechsel: Betazellen unter Beschuss

Bei Typ-2-Diabetes kommt es zu Veränderungen der Betazellen und zur Insulinresistenz. Erstmals ist es Wissenschaftlern nun gelungen, diese pathologischen Vorgänge auf Basis von Untersuchungen des Metaboloms und Proteoms abzubilden.

Während bei Typ-1-Diabetes die Betazellen der Langerhans-Inseln im Pankreas zerstört werden und absoluter Insulinmangel auftritt, ist Typ-2-Diabetes von Insulinresistenz und Betazell-Dysfunktionen geprägt. Über die konkreten pathophysiologischen Vorgänge in Langerhans-Inseln während der Entstehung von Typ-2-Diabetes wussten Forscher bislang recht wenig. Dies liegt vor allem daran, dass die Langerhans-Inseln auf Grund ihrer Lage in der Bauchspeicheldrüse nur eingeschränkt zugänglich waren.

Untersuchung von Langerhans-Inseln in ihrer natürlichen Umgebung

„Unser Ansatz war, Langerhans-Inseln in ihrer natürlichen Umgebung in der Bauchspeicheldrüse zu untersuchen, also ohne Isolationsprozess und ohne die damit einhergehenden möglichen Artefakte (künstliche Veränderung oder Abwandlung vom natürlichen Zustand; Anm. d. Red.)“, so Dr. Michaela Aichler , die stellvertretende Leiterin der Abteilung Analytische Pathologie (AAP) am Helmholtz Zentrum München.

Für ihre Experimente, deren Ergebnisse im Fachmagazin Cell Metabolism erschienen sind, setzte sie die hochauflösende bildgebenden Massenspektrometrie (MALDI Imaging) ein. Mit Hilfe der Technik kann die Verteilung von Stoffwechselprodukten (Zellmetaboliten) und Proteinen direkt in Gewebeschnitten untersucht werden.

Fettsäuren beeinflussen Synthese und Sekretion von Insulin

„Im Mausmodell zeigte sich eine gestörte Balance in der Insulinsynthese und Ausschüttung von Insulin“, ergänzt Prof. Dr. Axel Karl Walch, Leiter der AAP. „Dieser neue, bislang unbekannte Mechanismus führt zur Beta-Zell-Dysfunktion im Verlauf von Typ-2-Diabetes.“

Fettsäureester reichern sich schon früh bei der Entstehung eines Typ-2-Diabetes an und behindern die Insulinsynthese. Gleichzeitig werden andere Fettsäuren akkumuliert, die eine Ausschüttung von Insulin fördern. Die Beta-Zellen haben somit nicht mehr genügend Insulin, und ihre Funktion kann nicht mehr aufrechterhalten werden.

Die Daten wurden mit einer speziellen statistischen Vorgehensweise in funktionelle Netzwerke und Stoffwechselwege übersetzt. Untersuchungen in Zellkulturexperimenten führten zu einem funktionellen Verständnis der Veränderungen. Zusätzliche Experimente mit menschlichen Langerhans-Inseln konnten die Relevanz des neu entdeckten Mechanismus für die Humanmedizin bestätigen.

Quelle: Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt