Insulinresistenz: Kompensationsdetails entlarvt

9. Januar 2014
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Forscher haben neue Erkenntnisse über die Regulation der Insulinproduktion des Körpers bei Insulinresistenz gewonnen. Sie identifizierten einige Komponenten eines Signalwegs, die den Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse helfen, auf den Insulinbedarf des Körpers flexibel zu reagieren.

Insulin sorgt dafür, dass die Muskel– und Fettzellen den aus der Nahrung im Blut entstandenen Zucker (Glukose) aufnehmen und als Energielieferant nutzen. Nehmen diese Zellen das Insulin nur noch reduziert auf, spricht die Medizin von Insulinresistenz.

Da alle Zellen des Körpers Glukose als Energielieferant benötigen, passen sich die Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse dem vermehrten Insulinbedarf des Körpers an. Sie vermehren sich und produzieren jetzt kontinuierlich Insulin. Sie halten damit die Blutzucker- und Insulinwerte im Gleichgewicht. Aber irgendwann können die Beta-Zellen mit dem erhöhten Insulinbedarf nicht mehr Schritt halten und das Gleichgewicht von Blutzucker und Insulin gerät aus dem Lot. Das ist ein schleichender Prozess, der über Jahre unbemerkt vonstattengehen kann und letztlich zur Entstehung von Diabetes Typ-2 führt.

Die MDC-Forscher Sudhir G. Tattikota, Thomas Rathjen und Dr. Matthew Poy wollten wissen, wie die Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse ihre Vermehrung und die Ausschüttung von Insulin bei sich änderndem Insulinbedarf steuern. In den Mittelpunkt ihrer Forschung stellten sie dabei den sogenannten microRNA (miRNA)-Signalweg „Neuere Studien haben gezeigt, dass der miRNA-Signalweg bei metabolischem Stress wichtig ist, um die Genexpression zu regulieren“, erläutert Dr. Poy. „Auch ist bekannt, dass dieser Signalweg beim Wachstum der Beta-Zellen eine wichtige Rolle spielt, auch wenn sein Anteil daran noch unklar ist.“

Hochreguliertes Gen als Notmaßnahme

Erst in den vergangenen zehn Jahren haben Forscher entdeckt, dass miRNAs praktisch in allen Zellen eine Rolle spielen. Obwohl ihre genaue Funktion noch immer offen ist, ist eines geklärt – sie sind immens wichtig, um die Genexpression zu regulieren. Das heißt, miRNA bestimmen, welche Proteine und wie viel davon die verschiedenen Zellen produzieren, in diesem Fall das Insulin.

Sudhir G. Tattikotta, Thomas Rathjen und Dr. Poy konnten jetzt zwei verschiedene miRNAs identifizieren, die unterschiedliche Aufgaben im Insulinstoffwechsel haben, darunter die miRNA-184. Die Forscher konnten zeigen, dass miRNA-184 stillgelegt wird, wenn sich eine Insulinresistenz entwickelt – und zwar sowohl in Mäusen als auch beim Menschen. Weiter entdeckten die Forscher, dass als Folge der Stilllegung von miRNA-184 in den Beta-Zellen quasi als Notmaßnahme, ein Gen (Ago2) hochreguliert wird. Dieses Gen erleichtert es den Beta-Zellen, sich zu vermehren und verstärkt Insulin auszuschütten. Damit können die Beta-Zellen die Insulinresistenz kompensieren.

In ihrer Studie arbeiteten die Forscher mit stark übergewichtigen Mäusen, die bereits eine Insulinresistenz entwickelt hatten. Extremes Übergewicht ist ein Risikofaktor für Diabetes Typ-2. Schalteten die Forscher in den Beta-Zellen dieser Mäuse das Gen Ago2 aus, ging das Wachstum der Beta-Zellen zurück. „Das beweist, dass Ago2 und der miRNA-Signalpfad in diesem Prozess eine wichtige Rolle spielen“, betonen Dr. Poy und seine Kollegen in ihrer Arbeit.

Fett- und kohlehydratreiche Diät verbessert Ansprechbarkeit auf Insulin

Frühere Studien sowohl mit Mäusen als auch bei Menschen mit Typ-2 Diabetes haben gezeigt, dass eine Diät, die reich an Fett und Kohlehydraten („ketogene Diät“) ist, die Insulinempfindlichkeit der Beta-Zellen verbessert. Vor diesem Hintergrund fütterten die Forscher die übergewichtigen Mäuse mit fett- und kohlehydratreicher Kost und es gelang ihnen damit die Funktion der miRNA-184 wiederherzustellen. Gleichzeitig brachten sie sowohl das Wachstum der Beta-Zellen als auch die Insulinausschüttung unter Kontrolle.

Mit dieser Studie haben die MDC-Forscher gezeigt, dass das Anpeilen von Ago2 durch die miRNA-184 wichtig für die Beta-Zellen ist, sich einem erhöhten Insulinbedarf anzupassen und so eine Insulinresistenz zu kompensieren. „Unsere Beobachtungen über die Auswirkung einer fett- und kohlehydratreichen Diät auf die Funktion der miRNA-184 verknüpfen bisher wenig verstandene Mechanismen miteinander und machen deutlich, wie wichtig es ist, die Rolle von miRNAs bei physiologischem Stress zu untersuchen“, betont Dr. Poy. Er und seine Kollegen hoffen, dass die Erforschung des miRNA-Signalpfads und der kleinen RNAs hilft, besser zu verstehen, wie lebenswichtige Stoffwechselprozesse aufrechterhalten werden und wie ihr Ausfall zur Entstehung von Krankheiten führt.

Originalpublikation:

Argonaute2 Mediates Compensatory Expansion of the Pancreatic β Cell
Matthew N. Poy et al.; Cell Metab., doi: 10.1016/j.cmet.2013.11.015; 2013

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Medizin

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8 Kommentare:

Ärztin

Danke Herr Bayerl, Sie bestätigen meinen lange gehegten Verdacht. Der von der DGE empfohlene Anteil von Kohlenhydraten in der Ernährung liegt m.E. viel zu hoch.
Die empfohlenen KH-Mengen kann ein aktiver Sportler unter 25 Jahren vertragen, für die Normalbevölkerung ist es zu viel. Mit fortschreitendem Alter und bei fehlender Bewegung sinkt der KH-Bedarf weiter deutlich.
Wie sind Ihre Langzeiterfahrungen (>3–5 Jahre nach Gewichtsverlust) bei Ihren Patienten?

#8 |
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Dr.Bayerl
Dr.Bayerl

@Silke Schuster, Sie fragen:
“Ist eine komplett kohlenhydratfreie Ernährung langfristig überhaupt erstrebenswert?”

Nein, meine pers. Erfahrung mit diätbereiten Übergewichtigen ergaben,
dass der Gesamtkalorienanteil UNTER 50% bereits völlig ausreichend ist.

Die erstaunlich positive Wirkung der “ketogenen Diät” zeigt nur, wo in der heute üblichen Ernährung das Hauptproblem liegt (Zucker, zu viel Kohlenhydrate).
Der “Freudsche Schreibfehler” zeigt die Verwechslung mit dem völlig zu Unrecht kritisierten besonders nützlichen Eiweiß, vielleicht die unbewusste Vegetarier-Ideologie?

#7 |
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D. Markus
D. Markus

Ketogene Kost bedeutet kohlenhydratfrei bzw. kohlenhydratarm….und fettreich (gute Fette) hier hat sich wohl ein Fehler eingeschlichen?!

#6 |
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Ärztin

@Dr Bayerl
Sie haben recht, ketogen ist kohlenhydratfrei bzw -arm und die -Diät ist nur im Umkehrschluss fett- und eiweißreich.
Ich hatte letztens einen schönen Übersichtsartikel in der Hand, wie es zur Herabregulation der Insulinrezeptoren bei DM Typ II (im Rahmen eines metabolischen Syndromes) bei Neuronen kommt.
Ist eine komplett kohlenhydratfreie Ernährung langfristig überhaupt erstrebenswert?

#5 |
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Dr.Bayerl
Dr.Bayerl

“Ketogen” ist zuckerfrei und kohlenhydratfrei,
wird interessanterweise auch für die Epilepsietherapie eingesetzt.
Die damit einhergehende Senkung des Insulinspiegels
erhöht die periphere Insulinsensibilität wieder.
In der Praxis ist es nicht ganz einfach eine komplett kohlenhydratfreie Ernährung zu realisieren.

mfG

#4 |
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Ärztin

Im Abstract steht nur “ketogene Diät”. In den Volltext habe ich leider keinen Einblick. Ich gehe von einem Übersetzungsfehler aus
Die Ketogene Diät ist fett- und eiweißreich und auch nur unter diesem Aspekt erscheint die Studie sinnvoll.
Wahrscheinlich ist miRNA nicht nur am Genexpressionsprozess in den ß-Zellen sondern auch in den Glucose-verwertenden Zielzellen beteiligt.
Völlig unter den Tisch gefallen sind übrigens die Prozesse in Leberzellen und Neuronen, die auch Glucose verstoffwechseln.
Interessant an quergestreiften Muskelzellen ist, dass sie zwar unter Leistungsbedingungen Glucose verstoffwechseln, aber in Ruhe und unter geringem Leistungsdruck das Verstoffwechseln von Fettsäuren bevorzugen. Sie stellen aus diesem Grund die ideale Zellgruppe zur Erforschung von intrazellulären Glucosestoffwechsel-fördernden Prozessen dar.

#3 |
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Gesundheitspraktikerin Dipl.(FFL) Barbara Meirich
Gesundheitspraktikerin Dipl.(FFL) Barbara Meirich

Ketogene Diät ist immer Fett und Eiweißreich.
So wird die Glucose aus den Zellen gespült und durch Ketone ersetzt.
Diese übernehmen die Arbeit der Glucose in den Zellen und im Gehirn.

#2 |
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Bedeutet ketogene Diät nicht eigentlich fettreich aber kohlehydratarm? Es wäre schon verwunderlich, wenn mit Fett plus Kohlehydraten solche Erfolge erzielt würden. Das würde ich keinem Diabetiker empfehlen.

#1 |
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