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Proteine als Frühwarnsystem für Typ-1-Diabetes?

Neue Biomarker für die Diagnostik

Peptidpeaks
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Bestimmte Proteine im Blut von Kindern können einen sich anbahnenden Typ-1-Diabetes vorhersagen - noch bevor die ersten Symptome auftreten. Das berichtet ein Wissenschaftlerteam am Helmholtz Zentrum München, Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung, im Fachmagazin 'Diabetologia'. Ausgangspunkt der Arbeit waren zwei große Studien, die die Entstehungsmechanismen von Typ-1-Diabetes aufklären sollen (BABYDIAB und BABYDIET). Daran nehmen Kinder teil, die direkt mit Typ-1-Diabetikern verwandt sind und aufgrund dieser familiären Vorbelastung ein erhöhtes Risiko haben, selbst zu erkranken. Doch dieser Autoimmunprozess entwickelt sich nicht von einem Tag auf den anderen: Oft durchlaufen die kleinen Patienten längere Vorstufen ohne Symptome, in denen sich erste Antikörper gegen die eigenen Insulin produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse bilden, sogenannte Autoantikörper. Biomarker die anzeigen, ob und wann das der Fall ist und wie schnell es zum Auftreten klinischer Symptome kommt, könnten die Behandlung von Risikopatienten deutlich verbessern.

Unter der Führung von Dr. Stefanie Hauck, Leiterin der Abteilung Proteinanalytik und der Core Facility Proteomics, und Prof. Dr. Anette-G. Ziegler, Direktorin des Instituts für Diabetesforschung (IDF) am Helmholtz Zentrum München, analysierte das Wissenschaftlerteam Blutproben von 30 Kindern mit Autoantikörpern, die entweder sehr schnell oder stark verzögert einen Typ-1-Diabetes entwickelt hatten. Die Daten verglichen die Forscher mit denen von Kindern, die weder Autoantikörper noch Symptome von Diabetes zeigten. Die in diesem Ansatz gefundenen Unterschiede in der Proteinzusammensetzung bestätigten die Forscherinnen und Forscher in einem zweiten Schritt anhand von Proben weiterer 140 Kinder.

Neue Biomarker für die Diagnostik

"Insgesamt konnten wir 41 Peptide von 26 Proteinen bestimmen, die Kinder mit beziehungsweise ohne Autoantikörper voneinander unterscheiden", so Dr. Christine von Toerne. Die Wissenschaftlerin der Abteilung Proteinanalytik teilt sich mit Michael Laimighofer, Doktorand in der Nachwuchsgruppe von Jan Krumsiek am Institut of Computational Biology, die Erstautorschaft der Arbeit. Auffällig bei ihren Auswertungen: Besonders viele dieser Proteine standen im Zusammenhang mit dem Fettstoffwechsel. "Zwei Peptide - aus den Proteinen Apolipoprotein M und Apolipoprotein C-IV&nbsp- stachen dabei heraus und waren in den beiden Gruppen besonders unterschiedlich ausgeprägt", ergänzt von Toerne. Darüber hinaus war es bei Autoantikörper-positiven Kindern möglich, anhand der Peptidkonzentrationen von drei Proteinen (Hepatozyten-Wachstumsfaktor-Aktivator, Komplement-Faktor-H und Ceruloplasmin) in Kombination mit dem jeweiligen Alter der Kinder die Geschwindigkeit der Diabetesentwicklung besser einzuschätzen.

Die Forscher sind zuversichtlich, dass die gefundenen Proteinsignaturen als Biomarker für die künftige Diagnostik hilfreich sein werden. "Das Fortschreiten von Typ-1-Diabetes zur klinischen Erkrankung erfolgt über einen individuell variablen Zeitraum, der bisher unzureichend einschätzbar ist", erklärt Prof. Ziegler. "Die von uns identifizierten Biomarker erlauben eine genauere Unterteilung dieser Phase vor dem Auftreten von Symptomen und sind durch Blutproben relativ leicht zu gewinnen."

Weitere Informationen

Die BABYDIAB-Studie, die seit 1989 als weltweit erste prospektive Diabetes-Geburtskohorte etabliert wurde, zählt zu den Vorreiterstudien auf dem Gebiet der Pathogeneseforschung des Typ-1-Diabetes. Mehr als 1.650 Kinder von Eltern mit Typ-1-Diabetes werden von Geburt an über einen Zeitraum von inzwischen 25 Jahren beobachtet. Das Ziel der BABYDIAB-Studie ist es zu ermitteln, wann Inselautoantikörper erstmalig auftreten, welche genetischen Faktoren und Umweltfaktoren ihre Entwicklung beeinflussen und welche Charakteristika der Autoantikörper am stärksten mit der Entwicklung von Typ-1-Diabetes assoziiert sind. Dabei werden die Studienteilnehmer alle drei Jahre mittels Blutproben und Fragebögen nachuntersucht. Die BABYDIET beschäftigt sich mit dem Einfluss von Gluten haltiger Nahrung auf die Entstehung von Typ-1-Diabetes. Von insgesamt 2.441 eingeschlossenen Kindern (beide Studien) entwickelten bisher 124 eine Vorstufe von Diabetes. 82 davon zeigen mittlerweile eine klinische Erkrankung (Stand November 2014).

Peptide sind Moleküle, die - wie Proteine auch - aus Aminosäuren aufgebaut sind. Sie sind allerdings kleiner und entstehen teilweise auch als Fragmente bei der Zersetzung von Proteinen, daher ist der Übergang relativ fließend.

Hintergrund

Finanziert wurde die Studie von der US-amerikanischen Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF).

Die jährliche Neuerkrankungsrate von Typ-1-Diabetes steigt kontinuierlich an. Neue immuntherapeutische Ansätze zielen darauf ab, diese Entwicklung zu stoppen. Die genaue Einschätzung des individuellen Stadiums der Krankheitsentwicklung ist dabei ein wichtiges Kriterium für eine gezielte Anwendung neuer Therapien. Die beschriebene Studie zeigt, dass Kinder bereits im präsymptomatischen Stadium proteomische Veränderungen im Blut aufweisen. Das ermöglicht eine verbesserte Einschätzung der Dauer bis zur Manifestation der klinischen Erkrankung. Erst kürzlich konnten die Wissenschaftler der Abteilung Proteinanalytik zudem auch Biomarker für die Vorstufe von Typ-2-Diabetes identifizieren: www.helmholtz-muenchen.de/presse-medien/pressemitteilungen/2016/…

Quellen

Original-Publikation: Von Toerne, C. & Laimighofer, M. et al. (2016): Peptide serum markers in islet autoantibody-positive children. Diabetologia, doi: 10.1007/s00125-016-4150-x

Bildunterschrift: Das Vorhandensein bestimmter Proteine in Blutproben, kann einen sich anbahnenden Typ-1-Diabetes vorhersagen. Die Forscher identifizieren diese bei ihren Messungen anhand sogenannter Peptidpeaks (hier in Bild 1 gezeigt).
Dr. Stefanie Hauck und Prof. Dr. Anette-Gabriele Ziegler (Bild 2)
Bildquelle: Helmholtz Zentrum München

zuletzt bearbeitet: 07.11.2016 nach oben

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