Forscher haben eine neue Analysemethode entwickelt, die Licht in ein ewiges Rätsel des Typ-2-Diabetes bringt: Warum einige fettleibige Patienten die Krankheit entwickeln und andere nicht.
Typ-2-Diabetes ist eine schwerwiegende Stoffwechselerkrankung und wenn die Krankheit unbehandelt bleibt, beeinträchtigt sie viele wichtige Organe – manchmal in einem Ausmaß, das zu Behinderungen führt oder lebensbedrohlich ist. Ein wichtiger Risikofaktor für Typ-2-Diabetes ist Übergewicht, das häufig auf eine zu fett- und zuckerreiche Ernährung in Verbindung mit geringer körperlicher Aktivität zurückzuführen ist.
Andrey Morgun und Natalia Shulzhenko von der OSU und Giorgio Trinchieri vom National Cancer Institute entwickelten eine neuartige Analysetechnik – die Multiorgan-Netzwerkanalyse –, um die Mechanismen hinter der systemischen Insulinresistenz im Frühstadium zu erforschen. Die Wissenschaftler wollten herausfinden, welche Organe, biologischen Pfade und Gene dabei eine Rolle spielen. Die Forschungsergebnisse wurden im Journal of Experimental Medicine veröffentlicht.
„Unsere Experimente und Analysen sagen voraus, dass eine fett- und zuckerreiche Ernährung in erster Linie im weißen Fettgewebe wirkt, indem sie mikrobiota-bedingte Schäden am Energiesyntheseprozess hervorruft, die zu einer systemischen Insulinresistenz führen“, so Morgun, außerordentlicher Professor für pharmazeutische Wissenschaften am OSU College of Pharmacy. „Behandlungen, die die Mikrobiota eines Patienten so verändern, dass sie auf die Insulinresistenz in den Makrophagenzellen des Fettgewebes abzielen, könnten eine neue therapeutische Strategie für Typ-2-Diabetes sein“.
„Typ-2-Diabetes ist eine globale Pandemie und es wird erwartet, dass die Zahl der Diagnosen in den nächsten 10 Jahren weiter steigen wird“, so Shulzhenko. „Die 'westliche Ernährung' – mit einem hohen Anteil an gesättigten Fetten und raffiniertem Zucker – ist einer der Hauptfaktoren dafür. Aber die Darmbakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Auswirkungen der Ernährung“, erklärt die Studienautorin.
In der aktuellen Studie stützten sich die Wissenschaftler sowohl auf die Analyse von Transkingdom-Netzwerken als auch auf die Analyse von Multiorgan-Netzwerken. Sie führten auch Experimente an Mäusen durch und untersuchten den Darm, die Leber, die Muskeln und das weiße Fettgewebe. Außerdem wurde die molekulare Signatur der Makrophagen des weißen Fettgewebes bei fettleibigen menschlichen Patienten untersucht.
„Ernährungsbedingte Diabetes ist durch eine von der Mikrobiota abhängige Schädigung der Mitochondrien gekennzeichnet“, so Morgun. „Wir haben das Genexpressionsprogramm und den wichtigsten Hauptregulator der Fettgewebsmakrophagen charakterisiert, die mit der Insulinresistenz in Zusammenhang stehen. Wir entdeckten, dass die Oscillibacter-Mikrobe, angereichert durch eine westliche Ernährung, eine Zunahme der insulinresistenten Fettgewebsmakrophagen bewirkt“.
Die Forscher fügen jedoch hinzu, dass Oscillibacter wahrscheinlich nicht der einzige mikrobielle Regulator für die Expression des von ihnen identifizierten Schlüsselgens Mmp12 ist und dass der Mmp12-Signalweg zwar eindeutig eine Rolle spielt, aber wahrscheinlich nicht der einzige wichtige Signalweg ist – je nachdem, welche Darmmikroben vorhanden sind. „Wir haben auch bereits gezeigt, dass Romboutsia ilealis die Glukosetoleranz durch Hemmung des Insulinspiegels verschlechtert, was für fortgeschrittene Stadien des Typ-2-Diabetes relevant sein könnte“, so Shulzhenko.
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung der Oregon State University. Die Originalpublikation haben wir euch hier und im Text verlinkt.
Bildquelle: Markus Spiske, unsplash