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Menarini-Preis 2013 - Dem Charakter der β-Zellen auf der Spur

Wie unterschiedlich sind die Insulinfabriken von Menschen und Mäusen?

v.l.n.r.: Dr. med. Stephan Silbermann, BERLIN-CHEMIE AG; Dr. Dr. rer. nat. Ewa Gurgul-Convey, Menarini-Preisträgerin 2013; Professor Dr. med. Michael Albrecht Nauck, Laudator Die BERLIN-CHEMIE AG stiftet alljhrlich den Menarini-Preis fr herausragende diabetologische Forschungsprojekte. In diesem Jahr erhlt Dr. rer. nat. Ewa Gurgul-Convey vom Institut fr Klinische Biochemie der Medizinischen Hochschule Hannover die mit 15.000 Euro dotierte Auszeichnung. Die Wissenschaftlerin erstellt eine physiologische und pathophysiologische Charakterisierung einer neuen humanen β-Zelllinie. Damit leistet sie einen grundlegenden Beitrag zur Entwicklung prventiver und kurativer Therapiestrategien beim Diabetes mellitus.

Im Jahre 1869 entdeckte Paul Langerhans die spter nach ihm benannten speziellen Inselzellen im menschlichen Pankreas. Die darin enthaltenen β-Zellen sezernieren Insulin. In den vergangenen Jahrzehnten wurden an Nagetier-, insbesondere an Musezellen, viele Mechanismen rund um den β-Zelltod durch diabetogene Substanzen, Zytokine und Fettsuren gut untersucht. Ungeklrt ist jedoch weiterhin, ob die bei Musen bekannten Mechanismen der β-Zellzerstrung auch fr die Diabetesentwicklung beim Menschen verantwortlich sind. Die Erforschung der menschlichen β-Zellen steckt fast 150 Jahre nach ihrer Entdeckung noch immer in den Kinderschuhen.

Knappes Forschungsgut

Das hat gute Grnde: Humane Pankreata zu Forschungszwecken sind rar, da sie hauptschlich fr die Gewinnung von Pankreasinseln zur Transplantation bei Patienten mit Typ-1-Diabetes reserviert sind. Dazu kommt die technisch aufwndige Isolierung der endokrinen Zellen, die insgesamt nur 1 % des Pankreasgewebes ausmachen. Eine Alternative, in Form von humanen Insulin sezernierenden Gewebekulturen, war bis vor Kurzem nicht verfgbar. Das hat sich gendert, seit es einem Forscherteam um Philippe Ravassard und Raphael Scharfmann aus Paris gelang, eine solche Zelllinie aus humanem fetalem pankreatischen Gewebe durch gezielte Onkogenese zu erzeugen. Diese krzlich entwickelte Zelllinie bildet nun die Grundlage fr die umfangreichen Forschungsarbeiten von Dr. rer. nat. Ewa Gurgul-Convey.

Grundlagenforschung auf hohem Niveau

Pankreatische β-Zellen und Insulin sezernierende Gewebekulturzellen haben einen uerst geringen antioxidativen Abwehrstatus und sind ungewhnlich empfindlich gegenber oxidativem Stress. Insbesondere das Expressionsniveau der Enzyme Katalase und Glutathion-Peroxidase, die beide Wasserstoffperoxid inaktivieren knnen, ist sehr niedrig. Gurgul-Convey hat gemeinsam mit ihrer Arbeitsgruppe am Institut fr Klinische Biochemie der Medizinischen Hochschule Hannover bereits wichtige Erkenntnisse auf diesem Gebiet gewonnen.

"Unsere Gruppe hat gezeigt, dass die berexpression von antioxidativen Enzymen in Insulin sezernierenden Zellen sowohl gegenber Zytokinen und Fettsuren, als auch gegen diabetogene Substanzen schtzt", berichtet Gurgul-Convey. "Krzlich konnten wir mit Insulin produzierenden Gewebekulturzellen von Musen eine Erklrung fr den Gesamtmechanismus der Zytokintoxizitt liefern. Wir zeigten, dass die Interaktion zwischen Wasserstoffperoxid und Stickstoffmonoxid in Anwesenheit von Eisen zur Entstehung der sehr toxischen Hydroxylradikale in den Mitochondrien fhrt. Zudem haben wir ein neues Konzept fr die Lipotoxizitt beim Typ-2-Diabetes entwickelt."

Nun will Gurgul-Convey mit Hilfe der neuen humanen β-Zelllinie "die Forschung nher an die menschliche Situation heranfhren", denn, so die Preistrgerin weiter: "Es ist in der Diabetesforschung von zentralem wissenschaftlichen Interesse zu klren, inwieweit sich Physiologie und Zelltodmechanismen in humanen und murinen β-Zellen unterscheiden. Nur auf der Grundlage dieses Wissens ist es mglich, Schutzstrategien zu entwickeln, die sodann Grundlage fr neue prventive und kurative Therapiestrategien sein knnen."

Physiologische und pathophysiologische Charakterisierung

Zunchst steht fr Gurgul-Convey die physiologische und pathophysiologische Charakterisierung der neuen humanen Zelllinie an, zum einen im Vergleich zu etablierten β-Zelllinien der Maus und der Ratte, zum anderen im Vergleich zu primren Inselzellen. "Zum jetzigen Zeitpunkt ist noch nicht absehbar, ob und wenn ja, welche gravierenden Differenzen zwischen humanen β-Zellen und β-Zellen von Musen und Ratten bestehen. Klar ist jedoch bereits, dass diese humane β-Zelllinie sich sehr viel langsamer teilt und daher langsamer wchst", fasst Gurgul-Convey den aktuellen Wissensstand zusammen.

Gurgul-Convey wird mit ihrem Team in den nchsten Monaten weitere umfangreiche Untersuchungen durchfhren. Nach der Genexpressionsanalyse steht die Prfung zelltoxischer Substanzen auf die Vitalitt, Proliferation und Funktion der neuen humanen β-Zelllinie an. Anschlieend soll erforscht werden, welche Mechanismen den Wirkungen der β-zelltoxischen Substanzen in humanen β-Zellen zugrunde liegen. Die geplanten umfangreichen labortechnischen Experimente sollen eine Antwort auf die zentrale Frage geben, ob berhaupt reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in humanen β-Zellen an der Vermittlung der Toxizitt von Zytokinen, Fettsuren und Noxen beteiligt sind, um welche ROS es sich dabei gegebenenfalls handelt und in welchen subzellulren Kompartimenten diese Reaktionen ablaufen. Diese Ergebnisse knnen langfristig fr die Diabetesforschung neue therapeutische Perspektiven erffnen.

Bildunterschrift: v.l.n.r.: Dr. med. Stephan Silbermann, BERLIN-CHEMIE AG; Dr. Dr. rer. nat. Ewa Gurgul-Convey, Menarini-Preistrgerin 2013; Professor Dr. med. Michael Albrecht Nauck, Laudator Menarini-Preis 2013.
Bildquelle: BERLIN-CHEMIE AG
Foto: Dirk Deckbar, Berlin

zuletzt bearbeitet: 13.05.2013 nach oben

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