Diabetes: Proteinkomplex als Ursache schwerer Gewebeschäden identifiziert

Wodurch werden Gewebeschäden bei Diabetes ausgelöst?

Menschen mit Diabetes können durch eine Überproduktion zellulärer reaktiver Sauerstoffspezies schwere Gewebeschäden erleiden. Jetzt wurde eine Proteinkomplex identifiziert, der ein effektives therapeutisches Ziel darstellt, um durch Diabetes ausgelöste Komplikationen zu behandeln.

In einer aktuellen Untersuchung unter Beteiligung von Fachleuten des Karolinska Institutet in Stockholm wurde festgestellt, das ein spezieller Proteinkomplex zu erhöhten Werden zellulärer reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) führt und so schwere Komplikationen bei Diabetes auslösen kann. Die Studie wurden in der englischsprachigen Fachzeitschrift „eLife“ veröffentlicht.

Wichtigste Ergebnisse der Studie

• Hypoxie (Sauerstoffmangel im Blut) erhöht bei Diabetes die zellulären ROS-Werte.
• Überproduktion von ROS löst bei Diabetes schwere Gewebeschäden aus.
• ROS-Überproduktion wird durch Unterdrückung des Proteinkomplexes Hypoxie-induzierbarer Faktor-1 (HIF-1) begünstigt.
• Wiederherstellung der HIF-1-Funktion verhindert Überproduktion von ROS.

Schwere Gewebeschäden durch Sauerstoff

Bei ROS handelt es sich um Stoffe, welche aus Sauerstoff gebildet werden, erläutert das Team. In der aktuellen Studie wurde nun untersucht, ob die Überproduktion von zellulärem ROS bei Diabetes durch eine gestörte Reaktion auf Hypoxie infolge der Hemmung von HIF-1 bei hohen Blutzuckerwerten verursacht wird.

Teilnehmende wurden Hypoxie ausgesetzt

An der Untersuchung nahmen 13 nicht rauchende Personen mit Typ-1-Diabetes teil. Es gab zusätzlich auch eine Kontrollgruppe mit elf gesunden Teilnehmenden. Alle Teilnehmenden wurden insgesamt fünfmal eine Stunde lang einer leichten und intermittierenden Hypoxie ausgesetzt.

Denn „Hypoxie, ein Zustand, bei dem der Sauerstoffgehalt in unseren Geweben sinkt, wurde kürzlich auch als schädlicher Faktor bei Diabetes identifiziert“, so Studienautor Xiao-Wei Zheng vom Karolinska Institutet in Stockholm in einer Pressemitteilung.

Hypoxie erhöht bei Diabetes ROS-Werte

Vorher und direkt danach wurden Blutproben genommen und Veränderungen in den ROS-Werten der Teilnehmenden untersucht. So zeigte sich, dass die Hypoxie bei den Teilnehmenden mit Diabetes zu erhöhten ROS-Werten führte. Bei gesunden Menschen war dies nicht zu beobachten.

Die Hypoxie erhöht demnach bei Diabetes die zellulären ROS-Werte. HIF-1 hilft den Zellen normalerweise auf eine Hypoxie zu reagieren, weshalb das Team die Hypothese aufstellte, dass die Unterdrückung von HIF-1 zur Überproduktion von ROS beiträgt.

Zur Überprüfung der Hypothese analysierten die Fachleute die Beziehung zwischen HIF-1, dem Glukosespiegel und der ROS-Produktion. Zusätzlich wurden auch die Folgen in Zellen aus Mäusenieren und direkt in den Nieren von Mausmodellen für Diabetes überprüft.

So wurde festgestellt, dass hohe Glukosespiegel HIF-1 durch einen Mechanismus unterdrücken, welcher auf Enzymen beruht, die als HIF-Prolyl-Hydroxylasen (PHDs) bezeichnet werden. Dies galt sowohl für hypoxische Zellen als auch in den Nieren von Mäusen.

HIF-1 verantwortlich für übermäßige ROS-Produktion

Die Unterdrückung von HIF-1 trug zur übermäßigen Produktion von ROS bei, erläutern die Forschenden. Zudem habe die Wiederherstellung der HIF-1-Funktion in den Mäusen die Überproduktion von ROS in ihren Gewebezellen reduziert und die Nieren der Mäuse vor Zelltod und Verletzungen bewahrt, so das Team.

Behandlungsansatz für Gewebeschäden bei Diabetes

„Wir haben gezeigt, dass die Unterdrückung von HIF-1 eine zentrale Rolle bei der ROS-Überproduktion und den Gewebeschäden bei Diabetes spielt und daher ein potenzielles Behandlungsziel für diese Komplikationen darstellt“, betont Studienautor Sergiu Catrina vom Karolinska Institutet.

Es vor kurzer Zeit wurde der erste PHD-Inhibitor für den klinischen Einsatz bei chronischen Nierenerkrankungen zugelassen, der in der Lage ist, HIF-1 zu aktivieren, so die Fachleute. Wenn die Ergebnisse durch zukünftige Studien bestätigt werden, könnten ihnen zufolge ähnliche Inhibitoren als potenzielle neue Therapien für die Behandlung von Diabetes getestet werden. (as)