Austro-Forscher stellen alles auf Kopf: Diabetes kein Störfall im Zellen-Kraftwerk

Die "Alters-Zuckerkrankheit" ist - anders als bisher angenommen - offenbar kein "Störfall" in den Kraftwerken der Zellen, in den Mitochondnrien. Ein Forscherteam um den Leiter des Wiener Instituts für Molekulare Biotechnologie (IMBA) Josef Penninger untersuchte die molekularen Vorgänge bei der Entstehung von Typ-2-Diabetes. Die Ergebnisse könnten die bisherigen Vorstellungen von Ursachen und Auswirkungen der Krankheit auf den Kopf stellen.

Die neuen Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift "Cell" veröffentlicht und kommen auf die Titelseite. Der Hintergrund: Zwischen fünf und zehn Prozent der Weltbevölkerung leiden an Diabetes oder Fettleibigkeit, nicht selten gehen beide Krankheiten Hand in Hand. Für die Betroffenen bedeutet dies unter anderem ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und die Gefahr von schwerwiegenden Komplikationen.

Unempfindlichkeit des Muskelgewebes gegenüber Insulin
Sowohl Diabetes vom Typ 2 als auch bestimmte Formen der Fettsucht beruhen auf einer Unempfindlichkeit des Muskelgewebes gegenüber dem Hormon Insulin. Wiederholt haben Studien ergeben, dass ein Zusammenhang zwischen dieser Insulinresistenz und der Leistungsfähigkeit der Mitochondrien besteht. Diese Strukturen, die oft auch als die Kraftwerke der Zelle bezeichnet werden, sind für die Bereitstellung der Energie in einer für den Körper verwertbaren Form zuständig. Aus Fettsäuren und Zuckern der Nahrung produzieren sie ATP (Adenosintriphosphat), die universelle "Energiewährung" des Lebens.

Mit Hilfe der Magnetresonanz-Spektroskopie lässt sich die von den Mitochondrien produzierte Menge ATP im lebenden Gewebe messen. Bei Patienten mit Insulinresistenz zeigt sich, dass die Mitochondrien der Muskelzellen äußerst ineffizient arbeiten. Sie benötigen wesentlich mehr "Kraftstoff" als gesundes Muskelgewebe. In der Stoffwechselforschung festigte sich daher die Ansicht, leistungsschwache Mitochondrien seien die Ursache von Insulinresistenz und damit von Diabetes und Fettsucht. Dieser kausale Zusammenhang wurde jedoch nie experimentell bestätigt.

Ursache und Wirkung
Am IMBA, dem Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, ging man der Frage nach Ursache und Wirkung auf den Grund und fand eigentlich das Gegenteil. Dem Physiologen Andrew Pospisilik aus dem Team von Penninger gelang es, Mäuse genetisch so zu verändern, dass die Mitochondrien der Muskelzellen ihre Leistung drosselten. Dies gelang durch gewebespezifische Ausschaltung des Proteins AIF, eines mitochondrialen Regulators.

Die dadurch hervorgerufene Störung in den Zellkraftwerken glich exakt dem beschriebenen Defekt bei Menschen vor dem Ausbruch von Diabetes. Als diese Mäuse aber auf Anzeichen von Diabetes oder Fettsucht getestet wurden, erlebten die Forscher eine Überraschung: die Tiere waren schlank und äußerst Insulin-empfindlich.

Tiere auf Fast Food-ähnlicher Diät
Wurden die Tiere auf eine Fast Food-ähnliche Diät mit hohem Fettanteil gesetzt, so waren sie sogar vor Diabetes und Dickleibigkeit geschützt. Andrew Pospisilik erklärte das scheinbare Paradoxon damit, dass ineffiziente Mitochondrien eben mehr "Kraftstoff" verbrennen müssen als funktionstüchtige. "Die Unterfunktion der Mitochondrien, die wir bei Diabetes und Fettsucht beobachten, scheint nicht die Ursache sondern ein Kompensations-Mechanismus des Körpers zu sein", schloss er aus seinen Versuchen.

"Wir wollten eigentlich den experimentellen Beweis liefern, dass defekte Mitochondrien zu Typ-2-Diabetes führen können, wie von vielen korrelativen Studien vorgeschlagen," kommentierte Penninger die Arbeit. "Zu unserem Erstaunen ergaben die Ergebnisse genau das Gegenteil von dem, was die meisten Experten erwartet hatten. Natürlich sollte man von unseren Mausdaten nicht direkt auf Menschen schließen. Die Beziehungen zwischen Energiehaushalt, Mitochondrien, Fettsucht und Diabetes sind aber vermutlich viel komplexer als angenommen."

(APA/red)