Fehlfunktion von Betazellen ist ein Hauptmerkmal der frühen Typ-2-Diabetes-Pathenogenese

Dysfunction of Persisting β-Cells is a Key Feature of Early Type 2 Diabetes Pathogenesis. Cell Reports, 2020

Die Studie verwendet Pankreasgewebsschnitte von metabolisch phänotypisierten Probanden, die sich einer Pankreatektomie unterziehen, um die Pathogenese der Betazellen bei der Entwicklung von Typ-2-Diabetes zu beurteilen. Sie zeigen eine Betazell-Dysfunktion als ein frühes Kennzeichen der Pathogenese von Typ-2-Diabetes, die sich als erhöhte Basal- und fehlende Insulinsekretion in der ersten Phase manifestiert, obwohl die Betazellmasse erhalten bleibt. Quelle: PLID

 

Bereits in einer frühen Phase der Typ-2-Diabetes-Pathogenese verschlechtert sich die Funktion der Insulin-produzierenden Betazellen. Die Anzahl der Betazellen ist in diesem Stadium unverändert. Das ist das Ergebnis einer Studie, die jetzt von Wissenschaftlern des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung in „Cell Reports“ veröffentlicht wurde.

Typ-2-Diabetes ist nicht nur durch Insulinresistenz gekennzeichnet, sondern auch dadurch, dass die Bauchspeicheldrüse weniger Insulin bildet. Bislang war jedoch unklar, ob der unzureichende Insulinspiegel während der Entwicklung der Erkrankung auf eine Fehlfunktion der Betazellen oder auf den Verlust der Betazellmasse zurückzuführen ist. Um hier neue Erkenntnisse zu gewinnen, haben Forschende unter der Leitung von Prof. Stephan Speier eine neuartige in situ-Plattform zur Untersuchung der menschlichen Bauchspeicheldrüse bei der Diabetes-Pathogenese genutzt. An der Studie waren Forscher des DZD, des  Paul-Langerhans-Instituts Dresden des Helmholtz Zentrums München und der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden, des Universitätsklinikums Dresden und des King's College London beteiligt.

Die Gruppe nutzte für ihre Untersuchungen frisch entnommenes Pankreasgewebe, um die Funktion der Betazellen in ihrer ursprünglichen Organumgebung zu analysieren und das Betazellvolumen zu ermitteln. Die in dieser Studie untersuchten Gewebe stammten von Spendern einer größeren Patientenkohorte, die vor der Pankreatektomie metabolisch phänotypisiert worden waren. Die Gruppe umfasste dabei Menschen ohne Diabetes (ND), Personen mit eingeschränkter Glukosetoleranz (IGT) sowie Menschen mit Typ-2-Diabetes und repräsentierte damit das gesamte Entwicklungsspektrum der T2D-Pathogenese. „Nach der Herstellung von 120µm dicken Gewebeschnitten konnten wir die glukoseinduzierte Insulinsekretion unter nahezu physiologischen Bedingungen in Gewebe von Probanden quantifizieren und parallel an benachbarten Schnitten die 3D-Zellmorphologie untersuchen", erklärt der Erstautor Dr. Christian Cohrs vom PLID und dem DZD. Mit diesem neuen in situ-Ansatz für menschliche Pankreasgewebsschnitte war es erstmalig möglich, gleichzeitig die Betazellmasse und -funktion zu untersuchen und diese mit dem Diabetesstatus der Patienten zu korrelieren.

"Unsere Daten zeigen, dass die Betazellen bereits in frühen Stadien der T2D-Pathogenese, in denen die Probanden eine beeinträchtigte Glukosetoleranz aufweisen, aber noch nicht diabetisch sind, eine signifikante funktionelle Verschlechterung und Erschöpfung aufweisen. Demgegenüber bleibt die Anzahl der Betazellen des untersuchten Gewebes in diesem Stadium des Krankheitsverlaufs unverändert", fasst Prof. Speier, Gruppenleiter am Paul-Langerhans-Institut Dresden (PLID) und Professor am Institut für Physiologie der TU Dresden zusammen. "Unsere Ergebnisse legen somit eine Funktionsstörung der Betazellen als ein erstes Merkmal der Diabetes-Entwicklung nahe."

Original-Publikation:
Cohrs CM, Panzer JK, Drotar DM, Enos SJ, Kipke N, Chen C, Bozsak R, Schöniger E, Ehehalt F, Distler M, Brennand A, Bornstein SR, Weitz J, Solimena M, and Speier S. Dysfunction of Persisting β-Cells is a Key Feature of Early Type 2 Diabetes Pathogenesis. DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.03.033