Dass bei Menschen mit Typ-2-Diabetes das Hormon Insulin den Blutzucker nicht ausreichend senkt, könnte an veränderten Eiweißen (Proteinen) der Muskulatur liegen. Proteine bestimmen maßgeblich Struktur, Stoffwechsel und Funktion von Zellen. Neue Einsichten über deren Veränderungen bei Übergewicht und Diabetes erbrachte jetzt eine jüngst veröffentlichte Studie an der Ruhr-Universität Bochum in Kooperation mit der Universität Odense, Dänemark. Professor Dr. med. Harald Klein, Direktor der Medizinischen Klinik I am Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikum Bergmannsheil, und seine Forscherkollegen führten eine sogenannte „Proteomanalyse“ durch.
Ein wichtiger Mechanismus der Blutzuckersenkung besteht darin, dass Insulin die Aufnahme des Zuckers in den Muskeln steigert und so dem Blut entzieht. Dieser Mechanismus ist bei Übergewicht, und noch mehr bei Typ-2-Diabetes, gestört. Übergewichtige gleichen dies durch höhere Insulinspiegel aus. Können die Insulinspiegel nicht entsprechend gesteigert werden, steigt der Blutzucker, und es entsteht ein Typ-2-Diabetes. In den vergangenen Jahren wurden zwar zahlreiche Aspekte der verminderten Wirksamkeit des Insulins (Insulinresistenz) geklärt etwa wie der Transport des Zuckers durch die Zellmembran in die Muskelzelle hinein funktioniert. „Das Verfahren der Proteomanalyse bietet jedoch erstmals die Möglichkeit, die gesamte Komplexität der Proteinveränderungen auf einmal zu erfassen und Schlussfolgerungen für ganz verschiedene Stoffwechselwege zu ziehen“, so Professor Klein, der auch Vorsitzender des Ausschusses Pharmakotherapie des Diabetes der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG) ist.
Die Forschergruppe um Professor Klein hat das „Proteom“ im Muskel von zehn Menschen mit Typ-2-Diabetes mit dem von elf Übergewichtigen und zehn schlanken Menschen verglichen. Dabei stellten die Forscher Unterschiede fest: Etwas überraschend kamen im Muskel der Patienten mit Diabetes und der Übergewichtigen vermehrt Enzyme vor, die den Zucker in Zwischenprodukte abbauen. Es fehlte aber an Enzymen, die in den Mitochondrien, den „Kraftwerken“ der Muskelzellen, aus diesen Zwischenprodukten Energie für die Zellen gewinnen. Dies könnte zu einer Anhäufung der Zwischenprodukte beitragen, die dann vermehrt zu Fett umgebaut werden. Fetteinlagerungen im Muskel und in anderen Organen wie der Leber werden bei Patienten mit Übergewicht und Typ-2-Diabetes gefunden und sind in hohem Maße mit der gestörten Insulinwirkung korreliert.
Auch die Verteilung der Myosin-Eiweiße war verändert. Diese bewegen unter Einsatz des „Kraftstoffs“ ATP die Muskeln. Der Anteil der langsam reagierenden Myosine hatte sich hin zu den schnell reagierenden verschoben. Schließlich wurden auch Veränderungen bei Proteinen gefunden, bei denen man bisher überhaupt keinen Zusammenhang mit Übergewicht oder Diabetes kannte. „Es ist einer der Vorteile der Methode, dass ohne Voreingenommenheit alle Eiweiße der Zelle untersucht werden und so auch die Entdeckung völlig neuer Zusammenhänge möglich ist“, sagt Klein. „Einige dieser Hypothesen müssen nun mit anderen Methoden bestätigt oder verworfen werden.“
Die Deutsche Diabetes Gesellschaft engagiert sich als Fachgesellschaft besonders für die Diabetes-Forschung. Neben zahlreichen Forschungspreisen unterstützt die DDG durch Einzelprojektförderungen wissenschaftliche Arbeiten in der Diabetologie.
Literatur
Giebelstein J., Poschmann G., Højlund K., Schechinger W., Dietrich JW., Levin K., Beck-Nielsen H., Podwojski K., Stühler K., Meyer HE., Klein HH. The proteomic signature of insulin-resistant human skeletal muscle reveals increased glycolytic and decreased mitochondrial enzymes. Diabetologia 2012; 55: 1114–1127
Kontakt für Journalisten:
Pressestelle DDG
Anna Julia Voormann
Postfach 30 11 20, 70451 Stuttgart
Tel.: 0711 8931-552, Fax: 0711 8931-167
Deutsche Diabetes Gesellschaft
Geschäftsstelle
Reinhardtstr. 31
10117 Berlin
Tel.: 030 3116937-11, Fax: 030 3116937-20
Ein wichtiger Mechanismus der Blutzuckersenkung besteht darin, dass Insulin die Aufnahme des Zuckers in den Muskeln steigert und so dem Blut entzieht. Dieser Mechanismus ist bei Übergewicht, und noch mehr bei Typ-2-Diabetes, gestört. Übergewichtige gleichen dies durch höhere Insulinspiegel aus. Können die Insulinspiegel nicht entsprechend gesteigert werden, steigt der Blutzucker, und es entsteht ein Typ-2-Diabetes. In den vergangenen Jahren wurden zwar zahlreiche Aspekte der verminderten Wirksamkeit des Insulins (Insulinresistenz) geklärt etwa wie der Transport des Zuckers durch die Zellmembran in die Muskelzelle hinein funktioniert. „Das Verfahren der Proteomanalyse bietet jedoch erstmals die Möglichkeit, die gesamte Komplexität der Proteinveränderungen auf einmal zu erfassen und Schlussfolgerungen für ganz verschiedene Stoffwechselwege zu ziehen“, so Professor Klein, der auch Vorsitzender des Ausschusses Pharmakotherapie des Diabetes der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG) ist.
Die Forschergruppe um Professor Klein hat das „Proteom“ im Muskel von zehn Menschen mit Typ-2-Diabetes mit dem von elf Übergewichtigen und zehn schlanken Menschen verglichen. Dabei stellten die Forscher Unterschiede fest: Etwas überraschend kamen im Muskel der Patienten mit Diabetes und der Übergewichtigen vermehrt Enzyme vor, die den Zucker in Zwischenprodukte abbauen. Es fehlte aber an Enzymen, die in den Mitochondrien, den „Kraftwerken“ der Muskelzellen, aus diesen Zwischenprodukten Energie für die Zellen gewinnen. Dies könnte zu einer Anhäufung der Zwischenprodukte beitragen, die dann vermehrt zu Fett umgebaut werden. Fetteinlagerungen im Muskel und in anderen Organen wie der Leber werden bei Patienten mit Übergewicht und Typ-2-Diabetes gefunden und sind in hohem Maße mit der gestörten Insulinwirkung korreliert.
Auch die Verteilung der Myosin-Eiweiße war verändert. Diese bewegen unter Einsatz des „Kraftstoffs“ ATP die Muskeln. Der Anteil der langsam reagierenden Myosine hatte sich hin zu den schnell reagierenden verschoben. Schließlich wurden auch Veränderungen bei Proteinen gefunden, bei denen man bisher überhaupt keinen Zusammenhang mit Übergewicht oder Diabetes kannte. „Es ist einer der Vorteile der Methode, dass ohne Voreingenommenheit alle Eiweiße der Zelle untersucht werden und so auch die Entdeckung völlig neuer Zusammenhänge möglich ist“, sagt Klein. „Einige dieser Hypothesen müssen nun mit anderen Methoden bestätigt oder verworfen werden.“
Die Deutsche Diabetes Gesellschaft engagiert sich als Fachgesellschaft besonders für die Diabetes-Forschung. Neben zahlreichen Forschungspreisen unterstützt die DDG durch Einzelprojektförderungen wissenschaftliche Arbeiten in der Diabetologie.
Literatur
Giebelstein J., Poschmann G., Højlund K., Schechinger W., Dietrich JW., Levin K., Beck-Nielsen H., Podwojski K., Stühler K., Meyer HE., Klein HH. The proteomic signature of insulin-resistant human skeletal muscle reveals increased glycolytic and decreased mitochondrial enzymes. Diabetologia 2012; 55: 1114–1127
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Anna Julia Voormann
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