Informationsdienst Wissenschaft (idw), 15.08.2003
Diabetes mellitus und Neurodegeneration: Freie Radikale eine Ursache
Wissenschaftler
des Deutschen Institutes für Ernährungsforschung Potsdam Rehbrücke (DIfE) haben einen wichtigen
Baustein in der Ursachenforschung des Typ-2-Diabetes (Altersdiabetes) gefunden.
Die nun im Journal of Clinical Investigation (JCI, Vol 112, 15th August 2003, Issue 4) veröffentlichte Arbeit
"Frataxin-Deficiency in Pancreatic Islets Causes Diabetes due to Loss of Beta-Cell Mass" von Priv.-Doz.
Dr. Michael Ristow et al. zeigt als möglichen Mechanismus für den Verlust von insulin-produzierenden
Betazellen der Bauchspeicheldrüse eine gestörte Redoxbalance infolge eines Frataxin-Mangels.
Wissenschaftler des Deutschen Institutes für Ernährungsforschung Potsdam Rehbrücke DIfE haben einen
wichtigen Baustein in der Ursachenforschung des Typ-2-Diabetes (Altersdiabetes) gefunden. Der Diabetes mellitus
ist durch einen Verlust von insulin-produzierenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse gekennzeichnet. Eine
Ursache für den Zelluntergang könnte die chronische Schädigung durch freie Radikale, sie entstehen
beim Zellstoffwechsel, sein. Privatdozent Dr. Michael Ristow et al.* berichten aktuell in der renommierten medizinischen
Fachzeitschrift Journal of Clinical Investigation über ein Tiermodell, bei dem es durch das Ausschalten der
Erbanlage für das Eiweiß Frataxin in Pankreaszellen zu einem dem menschlichen Typ-2-Diabetes vergleichbaren
Krankheitsbild kommt (JCI, Vol 112, 15th August 2003, Issue 4). "Neurobiologie und Diabetesforschung treffen
sich bei unserem Forschungsansatz. Die verminderte Insulinausschüttung beim Diabetiker hat unseren Ergebnissen
zufolge dieselbe Ursache wie der Untergang von Nervenzellen, wie er bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der
Friedreich-Ataxie oder Alzheimer auftritt," erklärt Ristow.
Betazellen sind, wie alle Zellen, darauf angewiesen, dass reduzierende und oxidierende biochemische Reaktionen
im Gleichgewicht sind (Redox-Balance). Das Protein Frataxin spielt in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen,
eine wichtige Rolle in der Entgiftung von Reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und damit in der Redox-Balance der
Zellen. Ein Frataxin-Mangel führt durch programmierten Zelltod (Apoptose) zum Absterben von Zellen.
Als Ausgangsmodell dient die Friedreichsche Ataxie, eine neurologische Erkrankung, bei der es durch eine Störung
in der Redox-Balance aufgrund eines Frataxin-Mangels zu einem Abbau des Nervengewebes, einem Diabetes mellitus
und zum frühen Tod kommt. Ristow ist es gelungen, im Knock-out-Mausmodell nachzuweisen, dass die Störung
der Redox-Balance durch einen Frataxin-Mangel zu einem fortschreitenden Diabetes führt. Da jeder Blutzuckeranstieg
bei einer diabetischen Stoffwechsellage zu einem weiteren Anstieg von Reaktiven Sauerstoffspezies in den Zellen
führt, wird die Redoxbalance weiter gestört und der Betazelluntergang beschleunigt. Durch die Aufklärung
dieses Mechanismus ist eine mögliche Erklärung für den fortschreitenden Betazellverlust bei Diabetikern
gefunden worden.
*Abteilung Klinische Ernährung Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam Rehbrücke
und Charité-Universitätsmedizin Berlin, Campus Benjamin Franklin, Abteilung für Endokrinologie,
Diabetes und Ernährungsmedizin, Leitung: Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer
Hintergrundinformation
Diabetes mellitus: Der Diabetes mellitus ("Zuckerkrankheit")
ist eine chronische Stoffwechselerkrankung, die durch einen erhöhten Blutzuckerspiegel gekennzeichnet ist.
Das Hormon Insulin aus den Betazellen der Bauchspeicheldrüse wirkt einerseits nicht mehr, wie es soll (Insulinresistenz),
andererseits gehen im Laufe der Erkrankung zunehmend insulinproduzierende Betazellen zugrunde. Über die Ursachen
für den Verlust an Insulin-produzierenden Betazellen wird intensiv geforscht.
Die WHO rechnet mit einer weltweiten massiven Zunahme von Diabetes mellitus von gegenwärtig etwa 150 auf 300
Millionen Patienten. Auch in Deutschland wird eine ausgeprägte Zunahme von Übergewicht und infolgedessen
auftretendem Typ-2-Diabetes beobachtet, so dass dessen Prävention zu einer vorrangigen Aufgabe wird.
Freie Radikale/ROS-System: Zelluläre Systeme weisen normalerweise in ihrem Stoffwechsel eine ausgewogene Balance
von oxidierten und reduzierten Produkten auf. Dabei entstehen aber auch sogenannte Reaktive Sauerstoffspezies (ROS),
die zelluläre Systeme nachhaltig schädigen können. Die Bildung von ROS ist an der Entstehung von
Krebsarten, Diabetes mellitus, Arteriosklerose, Bluthochdruck und Neurodegeneration beteiligt.
Frataxin (Friedreich-Ataxie-Protein): ein 18 kDalton schweres Eiweiß. Es ist in Mitochondrien (Zellorganellen
für die Energiegewinnung in Zellen) lokalisiert. Frataxin fehlt bei Patienten mit einer Friedreich-Ataxie,
einer neurodegenerativen Erkrankung, bei der auch ein Diabetes mellitus auftreten kann. Wird bei Tieren die Erbanlage
für das Protein in Pankreaszellen ausgeschaltet (Frataxin-Knock-out-Tiere), so erkranken diese an einem fortschreitenden
Diabetes mellitus.
Das DIfE ist ein Wissenschaftsinstitut der Leibniz-Gemeinschaft
Kontakt
Dr. Susanne Schelosky
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