Typ-1-Diabetes: Make Betazellen great again!

7. Dezember 2016
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Artemisinine haben sich in einer Studie als Joker entpuppt: Die gegen Malaria zugelassene Wirkstoffgruppe wandelt Alpha- in Betazellen um, die Insulin produzieren. Damit werden Artemisinine vor allem in der Therapie von Typ-1-Diabetes interessant.

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende A-Zellen der Pankreas in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher durch Einzelzell-Analysen herausgefunden.

Zellenreparatur – oft probiert, nicht erreicht

Seit einigen Jahren untersuchen Forscher Betazellen sehr intensiv, in der Hoffung, Typ-1-Diabetes irgendwann heilen zu können. Bei den Betroffenen werden die insulinproduzierenden Zellen vom eigenen Körper zerstört. Bisher war der Ansatz, diese durch künstlich hergestellte Zellen zu ersetzen. Allerdings gelang es nie,  Stamm- oder Körperzellen in Beta-Zellen umzuwandeln.

Support aus der Malaria-Therapie

Unter der Leitung von Stefan Kubicek vom CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften gelang der große Wurf: Durch ein vollautomatisiertes Testverfahren, das die Effekte repräsentativer, zugelassener Wirkstoffe an A-Zellkulturen untersucht. „Eigentlich werden Artemisinine gegen Malaria verschrieben“, erklärt Kubicek. „Wir konnten mit unserer Arbeit zeigen, dass diese Substanzen auch das genetische Programm von Alpha-Zellen, die Glukagon-produzierenden Gegenspieler der Beta-Zellen in der Bauchspeicheldrüse, verändern.“

Arx-Schalter ausschalten, Schaden ausgleichen

In vorangegangenen Studien mit Modellorganismen wurde gezeigt, dass die Zellen flexibel sind: Bei einem extremen Verlust von Betazellen kann eine Umwandlung der A-Zellen stattfinden, die den Schaden ausgleicht. Man fand heraus, dass der genetische Hauptschalter Arx dabei eine zentrale Rolle spielt.

 „Arx reguliert viele Gene, die für die Funktion einer Alpha-Zelle entscheidend sind,“ sagt Stefan Kubicek. Man macht sich den Effekt zunutze, dass „das Ausschalten von Arx mit genetischen Methoden zur Umwandlung von Alpha- in Beta-Zellen führt.“

Zelltypen im Test

Bisher wurde der Prozess nur im lebenden Modelorganismus beobachtet. Niemand wusste, ob für solche Umwandlungen zusätzliche Faktoren aus dem unmittelbaren Umfeld der Zelle oder gar von fernen Organen nötig sind. Um diese Faktoren auszuschließen, nutzte das Forscherteam spezielle Alpha- und Beta-Zelllinien, die isoliert betrachtet werden konnten. Auch ohne den Einfluss des restlichen Körpers konnte man die Umwandlung der Zelltypen nachweisen. 

An diesen Zelllinien konnten die Wissenschaftler nun ihre Wirkstoffsammlung ausprobieren – so stießen sie auf die Artemisinine.

Es gelang ihnen, den exakten molekularen Mechanismus aufzuklären, mit dem Artemisinine die A-Zellen umgestalten: Sie binden an das Protein Gephyrin, das GABA-Rezeptoren aktiviert. Das sind zentrale Schaltstellen der zellulären Signalwege. In weiterer Folge verändern sich unzählige biochemische Prozesse in der Zelle, die schließlich zur Insulinproduktion führen.

Erste Erfolge bei Fischen und Ratten

In einer weiteren Studie stellte sich heraus, dass im Mausmodell die Injektion von GABA zur Umwandlung von A- zu Betazellen führt. 

Die Wirkung der Malaria-Medikamente konnten die Forscher nicht nur in der Zellkultur nachweisen: In Zusammenarbeit mit anderen Forschungsgruppen wurde diabetischen Fischen, Ratten und Mäusen der Wirkstoff verabreicht, und tatsächlich erhöhte sich ihre Betazellmasse und ihr Blutzuckerspiegel normalisierte sich.

Die molekularen Bindungspartner von Artemisininen sowohl in Fischen, Ratten und Mäusen als auch im Menschen ähneln einander stark. Die Wahrscheinlichkeit, dass bei Menschen ein ähnlicher Effekt eintritt, ist also groß.

Kubicek: „Natürlich muss man die Auswirkungen einer langfristigen Artemisinin-Verabreichung am Menschen noch gründlich und ausgiebig testen. Insbesondere ist bisher unbekannt, ob sich die A-Zellen auch beim Menschen ständig regenerieren können. Außerdem müssen Wege gefunden werden, die neuen Betazellen vor der Zerstörung durch das Immunsystem zu schützen. Doch wir sind sehr zuversichtlich, mit den Artemisininen und deren Wirkmechanismen die Grundlagen für eine neue Form der Therapie gegen Typ-1 Diabetes gefunden zu haben.“

Originalpublikation:

Artemisinins Target GABAA Receptor Signaling and Impair α Cell Identity
Jin Li et al.; Cell, doi: 10.1016/j.cell.2016.11.010; 2016

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Diabetologie, Forschung, Medizin

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4 Kommentare:

Dr.rer.nat Andres Tello
Dr.rer.nat Andres Tello

Interessant und da steck noch mehr dahinter. Findet eine Hemmung der alpha-Zellen durch die Artemisininen oder eine Aktivierung in einer nicht ausdifferenzierten Zelle statt?

#4 |
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Gast
Gast

Die Ergebnisse lesen sich ja vielversprechend.
Dann wäre es vielleicht hilfreich, gelegentlich mal den einen oder anderen Cinzano extra dry zu sich zu nehmen?

#3 |
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Als Orthopäde habe ich wenig mit Diabetes zu tun. Das Interesse liegt auf Erkrankungen des Bewegungsapparates. Habe versucht, in der TCM die chinesischen Kräuter kennen zu lernen für mein Fachgebiet. Dabei waren dann auch Medikamente bzw. Rezepturen, mit denen Diabetes zu heilen ist. Es kam in Kind in Behandlung mit Diabetes I und mit Myalgien, gegen die Myalgien wurden Kräuter eigesetzt. Und o Wunder, die Myalgie war weg und der Diabetes I war ausgeheilt. Die Wirkung von Artemisin ist interessant, die Genexpression läßt sich ändern, in der Zelle wird ein sehr komplexer Stoffwechsel sehr komplex geändert. Mit diesem Ergebnis möchte ich alle aufrufen, der Pflanzentherapie einen Platz im ärztlichen Therapieschatz zu gönnen ( und nicht wegen Nichtwissens streitig zu machen ).

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Dr. rer. nat. Frank Werner
Dr. rer. nat. Frank Werner

neue Ergebnisse zu Diabetes Typ II wäre evt noch interessanter…

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