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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 alljährlich den Menarini-Preis für herausragende diabetologische Forschungsprojekte. In diesem Jahr erhält Dr. rer. nat. Ewa Gurgul-Convey vom Institut für 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 präventiver und kurativer Therapiestrategien beim Diabetes mellitus.

Im Jahre 1869 entdeckte Paul Langerhans die später nach ihm benannten speziellen Inselzellen im menschlichen Pankreas. Die darin enthaltenen β-Zellen sezernieren Insulin. In den vergangenen Jahrzehnten wurden an Nagetier-, insbesondere an Mäusezellen, viele Mechanismen rund um den β-Zelltod durch diabetogene Substanzen, Zytokine und Fettsäuren gut untersucht. Ungeklärt ist jedoch weiterhin, ob die bei Mäusen bekannten Mechanismen der β-Zellzerstörung auch für 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 Gründe: Humane Pankreata zu Forschungszwecken sind rar, da sie hauptsächlich für die Gewinnung von Pankreasinseln zur Transplantation bei Patienten mit Typ-1-Diabetes reserviert sind. Dazu kommt die technisch aufwändige 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 verfügbar. Das hat sich geändert, 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 kürzlich entwickelte Zelllinie bildet nun die Grundlage für die umfangreichen Forschungsarbeiten von Dr. rer. nat. Ewa Gurgul-Convey.

Grundlagenforschung auf hohem Niveau

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

"Unsere Gruppe hat gezeigt, dass die Überexpression von antioxidativen Enzymen in Insulin sezernierenden Zellen sowohl gegenüber Zytokinen und Fettsäuren, als auch gegen diabetogene Substanzen schützt", berichtet Gurgul-Convey. "Kürzlich konnten wir mit Insulin produzierenden Gewebekulturzellen von Mäusen eine Erklärung für den Gesamtmechanismus der Zytokintoxizität liefern. Wir zeigten, dass die Interaktion zwischen Wasserstoffperoxid und Stickstoffmonoxid in Anwesenheit von Eisen zur Entstehung der sehr toxischen Hydroxylradikale in den Mitochondrien führt. Zudem haben wir ein neues Konzept für die Lipotoxizität beim Typ-2-Diabetes entwickelt."

Nun will Gurgul-Convey mit Hilfe der neuen humanen β-Zelllinie "die Forschung näher an die menschliche Situation heranführen", denn, so die Preisträgerin weiter: "Es ist in der Diabetesforschung von zentralem wissenschaftlichen Interesse zu klären, inwieweit sich Physiologie und Zelltodmechanismen in humanen und murinen β-Zellen unterscheiden. Nur auf der Grundlage dieses Wissens ist es möglich, Schutzstrategien zu entwickeln, die sodann Grundlage für neue präventive und kurative Therapiestrategien sein können."

Physiologische und pathophysiologische Charakterisierung

Zunächst steht für 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 primären Inselzellen. "Zum jetzigen Zeitpunkt ist noch nicht absehbar, ob und wenn ja, welche gravierenden Differenzen zwischen humanen β-Zellen und β-Zellen von Mäusen und Ratten bestehen. Klar ist jedoch bereits, dass diese humane β-Zelllinie sich sehr viel langsamer teilt und daher langsamer wächst", fasst Gurgul-Convey den aktuellen Wissensstand zusammen.

Gurgul-Convey wird mit ihrem Team in den nächsten Monaten weitere umfangreiche Untersuchungen durchführen. Nach der Genexpressionsanalyse steht die Prüfung zelltoxischer Substanzen auf die Vitalität, Proliferation und Funktion der neuen humanen β-Zelllinie an. Anschließend 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 überhaupt reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in humanen β-Zellen an der Vermittlung der Toxizität von Zytokinen, Fettsäuren und Noxen beteiligt sind, um welche ROS es sich dabei gegebenenfalls handelt und in welchen subzellulären Kompartimenten diese Reaktionen ablaufen. Diese Ergebnisse können langfristig für die Diabetesforschung neue therapeutische Perspektiven eröffnen.

Bildunterschrift: 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 Menarini-Preis 2013.
Bildquelle: BERLIN-CHEMIE AG
Foto: Dirk Deckbar, Berlin

zuletzt bearbeitet: 13.05.2013 nach oben

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