Neue Ursache für Entstehung von Diabetes entdeckt

Können Fische Diabetes bekommen? Der Mexikanische Tetra (Astyanax mexicanus), auch Höhlensalmler genannt, speichert nach periodischer Nahrungsaufnahme die Glukose im Blut, um so längere Phasen eines Nahrungsmangels zu überstehen. Stoffwechsel des diabetischen Zebrafischs offenbart interessante Erkenntnisse.

Professor Dr. Jens Kroll vom European Center for Angioscience der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg fand vor einigen Jahren heraus, dass Fische wie wir Diabetes-induzierte Organschäden ausbilden können und hoffen durch die Beobachtung der Fische Hinweise auf die Entstehung von Diabetes-induzierten Organschäden auf die Spur zu finden.

Die genetisch adaptierten Zebrafische zeigen die typischen Veränderungen in den Blutgefäßen, Augen und Nieren, wie sie häufig in diabetischen Patienten beobachtet werden. Auf ihrer Suche nach molekularen Schaltern im Stoffwechsel des Zebrafischs, die sich möglicherweise zur Diagnostik und für neue Therapien von Diabetes nutzen lassen, haben die Wissenschaftler nun einen Schutzmechanismus entdeckt, der, wenn er ausgehebelt wird, beim Fisch die gleichen Folgen zeigt wie der Typ 2 Diabetes im Patienten.

Neben den klassischen Risikofaktoren der Diabeteserkrankung wie Bewegungsmangel, falsche Ernährung und das Alter, steht im Zentrum der Forschung von Professor Kroll der Metabolismus, also Stoffwechselwege, die unter anderem durch die Nahrungsaufnahme im Körper aktiviert werden. Hier wurde in den letzten Jahren gezeigt, dass eine Reihe von ungewollten und zum Teil problematischen Verbindungen entstehen, die im Organismus die Funktion der Proteine, Fette und des Erbguts (DNA) verändern können, was längerfristig zu verschiedenen Erkrankungen, und eben auch zum Diabetes, führen kann. Zu diesen Verbindungen gehören auch sogenannte reaktive Aldehyde, die aufgrund ihrer chemischen Struktur sehr reaktionsfreudig sind.

Um diese im Stoffwechsel gebildeten Aldehyde schnell abbauen zu können, hat der Körper einige Schutzmechanismen entwickelt. Was aber passiert, wenn diese Schutzmechanismen ausfallen? Genau diese Frage hat Kroll mit seinem Team untersucht. Die Wissenschaftler deaktivierten im Zebrafisch ein Enzym (Akr1a1a), das im Normalfall das Aldehyd Acrolein unschädlich macht. Die Fische zeigten daraufhin erhöhte Mengen an Acrolein und entwickelten einen Diabetes sowie diabetische Organschäden in Augen und Nieren. Als Ursache zeigte sich eine Insulinresistenz, wie sie genauso auch im Typ 2 Diabetes in diabetischen Patienten auftritt. Die Arbeiten wurden in der Zeitschrift Advanced Science publiziert.

„Diese Erkenntnisse erweitern unser Verständnis zur Entstehung der Diabeteserkrankung wesentlich“, so Kroll. Die Ergebnisse zeigen, dass neben den klassischen Risikofaktoren Veränderungen im Metabolismus zentrale Ursache für die Entstehung des Diabetes ist.

Ob sich die reaktiven Aldehyde als Biomarker zur Vorhersage der Entstehung des Diabetes und der späteren Ausprägung diabetischer Organschäden eignen, ist eine der Fragestellungen, denen Kroll mit seinem Team und Kollaborationspartnern an der Universität Heidelberg im Rahmen des Internationalen Graduiertenkollegs DIAMICOM und des Sonderforschungsbereiches SFB 1118 nachgehen wird. Darüber hinaus wollen sie die der Ursache für einen Ausfall der Schutzsysteme auf den Grund gehen. Aus den Ergebnissen der Forschung erhofft man sich Ansatzpunkte zur Prävention und Diabetes-Therapie.

Quelle: Uni Mannheim PM Universitätsmedizin Mannheim

*Misty R. Riddle et al., Nature 2018

Bild von Steve Buissinne auf Pixabay 

Originalpublikation:

Reduced Acrolein Detoxification in akr1a1a Zebrafish Mutants Causes Impaired Insulin Receptor Signaling and Microvascular Alterations
Haozhe Qi, Felix Schmöhl, Xiaogang Li, Xin Qian, Christoph T. Tabler, Katrin Bennewitz, Carsten Sticht, Jakob Morgenstern, Thomas Fleming, Nadine Volk, Ingrid Hausser, Elena Heidenreich, Rüdiger Hell, Peter Paul Nawroth, Jens Kroll
Advanced Science
first published: 18 July 2021
DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202101281