Diabetes: Reparatur der Mitochondrien könnte Heilung ermöglichen

Diabetes wird mit einer Schädigung der Mitochondrien in Verbindung gebracht, weshalb die Beeinflussung der mitochondrialen retrograden Signalübertragung als eine vielversprechende Möglichkeit zur Heilung oder Vorbeugung von Diabetes und anderen Stoffwechselstörungen erscheint.

In einer neuen Studie unter Beteiligung von Fachleuten der University of Michigan wurde an Mäusen untersucht, welche Signalwege für die Aufrechterhaltung der mitochondrialen Funktion wichtig sind. Die Ergebnisse sind in der englischsprachigen Fachzeitschrift „Science” nachzulesen.

Was sind Mitochondrien?

Mitochondrien spielen eine wichtige Rolle bei der Produktion von Energie für die Zellen und Schädigungen der Mitochondrien werden mit der Entstehung verschiedener Krankheiten in Verbindung gebracht, erläutern die Forschenden.

Mitochondrienschäden seien zum Beispiel ein typisches Merkmal von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes. Bei Typ-2-Diabetes sei der Körper nicht in der Lage, ausreichend Insulin zu produzieren oder das von der Bauchspeicheldrüse produzierte Insulin zu nutzen, um den Blutzuckerspiegel auf einem normalen Niveau zu halten.

Aus verschiedenen früheren Studien sei bekannt, dass die insulinproduzierenden β-Zellen der Bauchspeicheldrüse bei Diabetikerinnen und Diabetikern abnormale Mitochondrien aufweisen, wodurch sie nicht in der Lage seien, Energie zu produzieren. Warum die Veränderungen in den Zellen auftreten, blieb laut den Forschenden bisher jedoch unklar.

Welche Signalwege sind wichtig?

„Wir wollten herausfinden, welche Signalwege für die Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen Mitochondrienfunktion wichtig sind“, erläutert die Studienautorin Dr. Emily M. Walker in einer aktuellen Pressemitteilung.

Die Forschenden schädigten hierfür drei Komponenten, die für die Funktion der Mitochondrien wichtig sind. In allen drei Fällen wurde die gleiche Stressreaktion ausgelöst, die dazu führte, dass die sogenannten β-Zellen nicht mehr genügend Insulin produzierten und praktisch aufhörten, β-Zellen zu sein, berichtet das Team.

Diabetes durch Verlust von β-Zellen

Der Verlust von β-Zellen ist der direkteste Weg zu Typ-2-Diabetes und die Studienergebnisse liefern eine Erklärung dafür, warum dies geschieht und wie die Ursache von Diabetes behoben werden kann, so die Forschenden weiter.

Das Team wiederholte die Versuche außerdem an Mäusen mit Leberzellen und fettspeichernden Zellen. Denn „Diabetes ist eine Multisystemerkrankung – man nimmt zu, die Leber produziert zu viel Zucker und die Muskeln sind betroffen. Deshalb wollten wir auch andere Gewebe untersuchen“, erläutert der Studienautor Dr. Scott A. Soleimanpour.

Bei den Leberzellen und fettspeichernden Zellen wurde laut den Fachleuten die gleiche Stressreaktion ausgelöst wurde. Beide Zelltypen seien nicht in der Lage gewesen, zu reifen und richtig zu funktionieren.

Heilung von Diabetes in Aussicht

Daher gehen die Forschenden davon aus, dass die Ergebnisse auf alle von Diabetes betroffenen Gewebe übertragbar sind. Eine Umkehrung der Schädigung der Mitochondrien könnte ihrer nach Ansicht zudem eine Heilung von Diabetes ermöglichen.

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Unabhängig vom Zelltyp führte die Schädigung der Mitochondrien nicht zum Absterben der Zellen und die Fachleute gingen deshalb davon aus, dass betroffene Zellen wieder normal funktionieren würden, wenn es gelänge, die Mitochondrienschäden rückgängig zu machen.

Und mit Hilfe eines speziellen Medikaments (ISRIB) war es ihnen tatsächlich möglich, die Stressreaktion zu blockieren und die β-Zellen nach nur vier Wochen wieder in die Lage zu versetzen, den Blutzuckerspiegel von Mäusen auf einem normalen Niveau zu halten.

Die Forschenden arbeiten nun daran, die gestörten zellulären Signalwege weiter zu entschlüsseln und hoffen, ihre Ergebnisse auch an Zellproben von Menschen mit Diabetes bestätigen zu können. (as)