Wenn Diabetesforscher Schwein haben – Ein einzigartiges Modell für eine Volkskrankheit

Beim Typ-2-Diabetes setzt eine Kombination genetischer und umweltbedingter Faktoren die Wirkung des Hormons Insulin im Körper herab und führt so zu einem chronisch erhöhten Blutzuckerspiegel. Ein Team um die LMU-Tiermediziner Professor Eckhard Wolf und Professor Rüdiger Wanke hat nun erstmals ein genetisch modifiziertes Schweinemodell generiert, das wichtige Aspekte des Typ-2-Diabetes widerspiegelt.

„Der Mensch und das Schwein sind sich physiologisch sehr ähnlich“, betont Wolf. „Unser einzigartiges Modell ist deshalb hervorragend geeignet, neue Therapien und diagnostische Verfahren zu entwickeln und zu testen.“ (Diabetes Online Ahead of Print, 26. Februar 2010)

Ist der Blutzuckerspiegel nach einer Mahlzeit erhöht, wird von Betazellen der Bauchspeicheldrüse bedarfsgerecht Insulin ausgeschüttet. Das Hormon lässt den überschüssigen Zucker unter anderem von Muskelzellen aufnehmen. Diese Regulation ist bei einem Typ-2-Diabetes gestört, denn dann sprechen die Zellen nicht mehr richtig auf das Insulin an. Es kommt zu einem chronisch erhöhten Blutzuckerspiegel, der schwere Folgeschäden wie etwa Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Nierenversagen und Erblindung nach sich ziehen kann. Bis vor wenigen Jahrzehnten als „Altersdiabetes“ bekannt, tritt die bislang unheilbare Erkrankung zunehmend häufiger auch bei jungen Erwachsenen, Jugendlichen und sogar Kindern auf. Je jünger aber die Patientengruppe, desto wahrscheinlicher entwickeln sich im Lauf der Jahre und Jahrzehnte mit dem chronischen Leiden die schweren Folgeerkrankungen.

Die beiden körpereigenen Inkretinhormone GIP, kurz für „Glukose-abhängiges Insulin-freisetzendes Polypeptid“, und GLP-1, kurz für „Glukagon-ähnliches Peptid-1“, werden nach der Nahrungsaufnahme vom Darm abgegeben und gelangen über die Blutbahn zur Bauchspeicheldrüse, wo sie Bildung und Ausschüttung von Insulin stimulieren. GLP-1 Präparate werden bereits erfolgreich in der Diabetestherapie eingesetzt. Die Wirkung von GIP ist bei den Patienten dagegen stark eingeschränkt. Es wird kontrovers diskutiert, ob dies eine Ursache oder eine Folge des Diabetes ist.

„Unser genetisch modifiziertes Schweinemodell zeigt ebenfalls eine stark reduzierte GIP-Wirkung“, berichtet Dr. Simone Renner, Erstautorin der Studie und Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie. „Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass dies nicht nur zu einer Reduktion der Zuckerverwertung und Insulinfreisetzung, sondern auch zu einer verminderten Betazellmasse führen kann – und damit eher Ursache als Folge ist. Es steht zu hoffen, dass unser Modell helfen wird, neue Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung zeitnah und sicher in klinische Anwendungen umzusetzen.“

Das Schwein scheint dafür besonders gut geeignet, weil sein Stoffwechsel dem des Menschen sehr ähnelt. So zeigt das nun vorliegende Modell neben der verminderten GIP-Wirkung auch weitere wichtige Ähnlichkeiten mit dem Typ-2-Diabetes des Menschen, etwa eine mit dem Alter schlechter werdende Glukoseverwertung, die mit einer verminderten Insulinausschüttung einhergeht. Auch die Masse der Insulin produzierenden Betazellen der Bauchspeicheldrüse ist aufgrund einer gestörten Vermehrung reduziert. Insgesamt bietet das neue Schweinemodell vielfältige Optionen für die Diabetesforschung, etwa die weitere Entwicklung und die Überprüfung von Therapieansätzen, die auf den Inkretinhormonen basieren und bereits jetzt eine wichtige Rolle spielen. Ebenfalls denkbar ist die Entwicklung bildgebender Verfahren, mit denen die Masse der Betazellen am lebenden Patienten dargestellt werden kann. Die Münchner Forscher verfügen mittlerweile über insgesamt vier Schweinemodelle für die Diabetesforschung und damit über eine weltweit einzigartige Ressource. (suwe)

Publikation:
„Glucose intolerance and reduced proliferation of pancreatic ?-cells in transgenic pigs with impaired GIP function“,
Simone Renner, Christiane Fehlings, Nadja Herbach, Andreas Hofmann, Dagmar C. von Waldthausen, Barbara Keßler, Karin Ulrichs, Irina Chodnevskaja, Vasiliy Moskalenko, Werner Amselgruber, Burkhard Göke, Alexander Pfeifer, Rüdiger Wanke, Eckhard Wolf,
Diabetes Online Ahead of Print, 26. Februar 2010
DOI: 10.2337/db09-0519
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Eckhard Wolf
Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie
Veterinärwissenschaftliches Department
Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München
Tel.: 089 / 2180 – 76800
Fax: 089 / 2180 – 76849
E-Mail: ewolf@lmb.uni-muenchen.de