Mitochondrien könnten der Schlüssel zur Heilung von Diabetes sein

Mitochondrien sind für die Energieerzeugung unerlässlich, die die Zellen antreibt und ihnen hilft, zu funktionieren. Mitochondriale Defekte werden jedoch mit der Entwicklung von Krankheiten wie Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht. Patienten, die daran leiden, sind nicht in der Lage, genügend Insulin zu produzieren oder das von ihrer Bauchspeicheldrüse produzierte Insulin zu nutzen, um ihren Blutzuckerspiegel auf einem normalen Niveau zu halten.

Wie sich Mitochondrien verhalten

Mehrere Studien haben gezeigt, dass die insulinproduzierenden β-Zellen der Bauchspeicheldrüse von Diabetespatienten abnormale Mitochondrien aufweisen und nicht in der Lage sind, Energie zu erzeugen. Diese Studien konnten jedoch nicht erklären, warum sich die Zellen so verhielten. In einer in Science veröffentlichten Studie zeigten Forscher der University of Michigan anhand von Mäusen, dass dysfunktionale Mitochondrien eine Reaktion auslösen, die die Reifung und Funktion von β-Zellen beeinträchtigt.

„Wir wollten herausfinden, welche Signalwege für die Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen Mitochondrienfunktion wichtig sind“, sagte Emily M. Walker, Ph.D., Assistenzprofessorin für Innere Medizin und Erstautorin der Studie. Zu diesem Zweck beschädigte das Team drei Komponenten, die für die Mitochondrienfunktion unerlässlich sind: ihre DNA, einen Signalweg, der dazu dient, beschädigte Mitochondrien zu beseitigen, und einen, der einen gesunden Pool an Mitochondrien in der Zelle aufrechterhält. In allen drei Fällen wurde genau dieselbe Stressreaktion ausgelöst, was dazu führte, dass die β-Zellen unreif wurden, nicht mehr genug Insulin produzierten, und im Grunde keine β-Zellen mehr waren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Mitochondrien Signale an den Zellkern senden und das Schicksal der Zelle verändern können. Die Forscher bestätigten ihre Ergebnisse auch in menschlichen Pankreasinselzellen.

Mögliche Diabetes-Heilung

Aufgrund ihrer Ergebnisse weitete das Team seine Suche auf andere Zellen aus, die bei Diabetes betroffen sind.„Diabetes ist eine Multisystemerkrankung – man nimmt zu, die Leber produziert zu viel Zucker und die Muskeln sind betroffen. Deshalb wollten wir uns auch andere Gewebe ansehen“, so Dr. Scott A. Soleimanpour, Direktor des Michigan Diabetes Research Center und leitender Autor der Studie.

Das Team wiederholte seine Mausexperimente an Leberzellen und fettspeichernden Zellen und stellte fest, dass die gleiche Stressreaktion ausgelöst wurde. Beide Zelltypen waren nicht in der Lage, sich zu entwickeln und richtig zu funktionieren. Obwohl sie nicht alle möglichen Zelltypen getestet haben, glauben die Forscher, dass ihre Ergebnisse auf alle verschiedenen Gewebearten anwendbar sein könnten, die von Diabetes betroffen sind. Die Umkehrung mitochondrialer Schäden könnte zur Heilung von Diabetes beitragen. Unabhängig vom Zelltyp stellten die Forscher fest, dass Schäden an den Mitochondrien nicht zum Zelltod führten.

Diese Beobachtung brachte die Möglichkeit auf, dass die Zellen normal funktionieren würden, wenn sie den Schaden rückgängig machen könnten. Zu diesem Zweck verwendeten sie ein Medikament namens ISRIB, das die Stressreaktion blockierte. Sie stellten fest, dass die β-Zellen bei Mäusen nach vier Wochen wieder in der Lage waren, den Glukosespiegel zu kontrollieren. Das Team arbeitet daran, die gestörten zellulären Signalwege weiter zu analysieren, und hofft, dass es seine Ergebnisse in Zellproben von Diabetespatienten replizieren kann.