Diabetes: Das Medikamentenduo hilft dem Körper, seine insulinproduzierenden Zellen wieder aufzufüllen
Wissenschaftler haben einen wichtigen Schritt unternommen, um eine Heilung für Diabetes zu erreichen, die die Fähigkeit des Körpers zur Herstellung von Insulin wiederherstellt.
Sie haben einen neuen Medikamentencocktail entwickelt, der Insulin produzierende Zellen dazu bringen kann, sich mit einer Geschwindigkeit zu regenerieren, die schnell genug ist, um bei menschlichen Behandlungen zu wirken.
Die jüngste Studie von Forschern der Icahn School of Medicine am Mount Sinai in New York, NY, zeigt, wie eine neuartige Kombination von zwei Wirkstoffklassen dazu führen kann, dass sich adulte menschliche Beta-Zellen mit einer Rate von 5 bis 8 Prozent pro Tag replizieren.
Das Team berichtet über die Ergebnisse in einem Artikel, der im Journal veröffentlicht wird Zellstoffwechsel.
„Wir freuen uns sehr über diese neue Beobachtung“, sagt der Hauptautor Dr. Andrew F. Stewart, Direktor des Instituts für Diabetes, Fettleibigkeit und Stoffwechsel am Mount Sinai, „weil wir zum ersten Mal in der Lage sind, Raten zu sehen der Beta-Zell-Replikation menschlicher Zellen, die ausreichen, um die Beta-Zellmasse beim Menschen wieder aufzufüllen. “
In früheren Arbeiten hatte das Team ein kleines Molekül untersucht, das ein Enzym blockiert, das als Tyrosinphosphorylierungs-regulierte Kinase 1A (DYRK1A) mit doppelter Spezifität bezeichnet wird. Dieses Molekül führte zu einer Beta-Zellproliferationsrate von 1,5 bis 3 Prozent.
In der neuen Studie zeigte das Team, wie die Zugabe eines kleinen Moleküls aus einer anderen Wirkstoffklasse die Proliferationsrate auf durchschnittlich 5 bis 8 Prozent erhöhte. Das zweite Medikament blockiert Mitglieder der Beta-Superfamilie des transformierenden Wachstumsfaktors (TGFβSF).
Obwohl die Studie einen wichtigen Schritt unternommen hat, um zu zeigen, dass die Wirkstoffkombination Betazellen schnell genug für die Behandlung regenerieren kann, gibt es noch einige Arbeiten zu erledigen.
Dr. Stewart erklärt: "Die nächste große Hürde besteht darin, herauszufinden, wie sie direkt an die Bauchspeicheldrüse abgegeben werden können."
Diabetes, Insulin und Betazellen
Diabetes ist eine Krankheit, bei der der Blutzucker auf schädliche Werte ansteigt. Anhaltend hoher Blutzucker schädigt Blutgefäße, Nerven und andere Körpersysteme. Es kann zu Sehverlust, Nierenerkrankungen und Herzproblemen führen.
Der Blutzuckerspiegel steigt aufgrund von Schwierigkeiten bei der Produktion und Verwendung von Insulin, einem Hormon, das den Körperzellen hilft, Glukose aufzunehmen und zur Energieerzeugung zu verwenden.
Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation zufolge könnten bis 2025 weltweit bis zu 300 Millionen Menschen an Diabetes leiden.
In den Vereinigten Staaten sind ungefähr 9,4 Prozent der Bevölkerung von Diabetes betroffen, was ungefähr 30,3 Millionen Menschen entspricht. Das Nationale Institut für Diabetes und Verdauungs- und Nierenerkrankungen legt nahe, dass es weitere 84,1 Millionen Erwachsene mit Prädiabetes gibt.
Es gibt zwei Haupttypen von Diabetes: Typ 1 und Typ 2. Rund 90 bis 95 Prozent der Erwachsenen mit Diabetes haben Typ 2.
Bei Typ-1-Diabetes tritt die mangelnde Kontrolle des Blutzuckers auf, weil das Immunsystem insulinproduzierende Beta-Zellen in der Bauchspeicheldrüse zerstört.
Typ-2-Diabetes beginnt normalerweise mit einer Insulinresistenz, einer Erkrankung, bei der Zellen bei der Verwendung von Insulin weniger wirksam werden. Die Bauchspeicheldrüse gleicht dies zunächst aus, indem sie mehr Insulin produziert. Dies ist jedoch keine langfristige Lösung, und der Blutzuckerspiegel steigt schließlich an.
Obwohl die beiden Typen Unterschiede aufweisen, zeigen neuere Studien, dass Typ-1- und Typ-2-Diabetes ein Hauptmerkmal gemeinsam haben: eine verminderte Versorgung mit funktionierenden insulinproduzierenden Beta-Zellen.
‘Bisher unerreichte Preise erreicht’
Dr. Stewart sagt, dass keines der derzeit zur Behandlung von Diabetes verfügbaren Medikamente ausreichend wirksam ist, um menschliche Beta-Zellen zur Regeneration zu bewegen.
Die Forscher untersuchen andere Ansätze wie die Transplantation von Betazellen oder der Bauchspeicheldrüse und Behandlungen, bei denen Stammzellen zur Erzeugung neuer Betazellen verwendet werden. Keines davon ist jedoch weit verbreitet, stellt Dr. Stewart fest.
In der früheren Arbeit hatten er und seine Kollegen gezeigt, dass ein DYRK1A-Inhibitor namens Harmine eine anhaltende Proliferation adulter menschlicher Beta-Zellen in Laborkulturen stimulieren kann.
Darüber hinaus konnten Mäuse mit menschlichen Beta-Zellen anstelle ihrer eigenen den Blutzuckerspiegel nach der Behandlung mit Harmine im normalen Bereich halten.
Dies war ein großer Schritt nach vorne. Die Rate der Produktion neuer Beta-Zellen war jedoch zu niedrig, als dass die Behandlung bei Menschen mit Diabetes wirksam wäre.
Die Forscher kamen auf die Idee, einen TGFβSF-Inhibitor zur Harmonisierung hinzuzufügen, während sie eine Art von gutartigem Tumor untersuchten, der sich in Beta-Zellen bildet. Dies deckte eine neue Reihe von Zielen für Medikamente auf, die die Proliferation von Beta-Zellen verbessern könnten.
Ziel der jüngsten Studie war es daher zu untersuchen, ob die Kombination der beiden Wirkstoffklassen funktionieren könnte - und das tat es auch.
Die Forscher schreiben, dass die Studie zeigt, wie das Blockieren von „DYRK1A- und TGFβSF-Signalen bemerkenswerte und bisher unerreichbare Raten der Proliferation menschlicher Beta-Zellen induziert […] und tatsächlich die Beta-Zellzahlen von Mensch und Maus erhöht“.
Die Studie untersucht auch die Mechanismen hinter der „bemerkenswerten Proliferationsrate“. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wirkstoffkombination nicht nur in Betazellen wirkt, die Wissenschaftler aus „normalen menschlichen Leicheninseln“ gewonnen haben, sondern auch in Betazellen, die sie aus menschlichen Stammzellen und „aus Menschen mit Typ-2-Diabetes“ gezüchtet haben.
"Da diese Medikamente Auswirkungen auf andere Organe im Körper haben, müssen wir jetzt Methoden entwickeln, um diese Medikamente spezifisch an die Betazelle des Menschen abzugeben."
Dr. Andrew F. Stewart
