Adipositas und eine nichtalkoholische Fettleber gehören zu den Hauptrisikofaktoren für Typ-2-Diabetes. Erkranken adipöse Menschen an Diabetes, muss dies rasch erkannt werden. Nur so ist eine frühzeitige Therapie möglich, die diabetischen Folgeerkrankungen vorbeugt. Im Fachblatt Molecular Metabolism berichten Forschende von einem epigenetischen Biomarker, der einen bevorstehenden Typ-2-Diabetes vorhersagen kann.
Epigenetische Veränderungen ermöglichen es der DNA, auf Umwelteinflüsse zu reagieren. Eine Methylgruppe, gebunden an eine bestimmte DNA-Sequenz, kann das Ablesen von Genen blockieren oder freigeben. Welche epigenetischen Veränderungen sich bei einem Menschen durchsetzen, bestimmen unter anderem die Essgewohnheiten und weitere Aspekte der Lebensführung. Auch bei der Entstehung von Adipositas und Diabetes spielen epigenetische Faktoren eine Rolle.
Um einen frühzeitig und leicht messbaren Biomarker für das Diabetesrisiko zu finden, untersuchten die Forschenden der DZD-Partner Deutsches Institut für Ernährungsforschung (DIfE) und Helmholtz Munich sowie des assoziierten Partners in Lübeck zunächst die DNA von adipösen Mäusen.
Vergleich von Mäusen mit unterschiedlichem Diabetesrisiko
Die untersuchten weiblichen Mäuse hatten trotz ihrer Fettleibigkeit aufgrund kleiner Variationen im Leberfettgehalt ein ganz unterschiedliches Diabetesrisiko: Während die eine Gruppe von ihnen diabetesresistent war, war die andere Gruppe besonders anfällig für Diabetes.
Eine Analyse der DNA-Expression und -Methylierung in den Lebern der Nager ergab, dass das Gen HAMP in den Lebern der diabetesanfälligen Mäuse um 52% weniger stark exprimiert wurde als bei diabetesresistenten Mäusen. Als Ursache für die verringerte Expression stellte sich eine verstärkte DNA-Methylierung an mehreren Stellen im Promotor des Gens heraus.
HAMP kodiert für das eisenregulierende Hormon Hepcidin, welches sich in den Lebern von diabetesanfälligen Mäusen in geringerer Konzentration fand.
Bestätigung bei menschlichen Probanden
Die Forschenden analysierten außerdem Gewebeproben aus den Lebern von adipösen, insulinresistenten Frauen. Sie stellten fest, dass auch bei ihnen die Expression des HAMP-Gens signifikant herunterreguliert war und der Promotor an der zum Tiermodell homologen Stelle methyliert war.
Ein leicht zu messender Biomarker sollte allerdings auch leicht zugänglich sein, etwa durch eine Blutabnahme. Deshalb analysierten die Forschenden auch noch die DNA-Methylierung des HAMP-Gens in Blutzellen, die etwa vier Jahre vor der Diabetesdiagnose von Teilnehmenden der prospektiven EPIC-Potsdam-Kohorte entnommen wurden. Es zeigte sich, dass auch hier eine robuste Assoziation zwischen der Methylierung an bestimmten CpG-Stellen Bereich des HAMP-Gens und dem Risiko für eine Diabetes-Neuerkrankung bestand.
Früher Marker für bevorstehende Diabeteserkrankung
Die Forschenden schlussfolgern, dass ihre Untersuchungen nicht nur neue Einsichten in die epigenetischen Veränderungen des HAMP-Gens vor der Entstehung eines Typ-2-Diabetes lieferten. Sie zeigten auch, dass HAMP beziehungsweise dessen epigenetische Veränderungen als früher Marker für einen bevorstehenden Typ-2-Diabetes dienen könnten.
Original-Publikation:
Meriem Ouni, Fabian Eichelmann, Markus Jähnert, Christin Krause, Sophie Saussenthaler, Christiane Ott, Pascal Gottmann, Thilo Speckmann, Peter Huypens, Stefan Wolter, Oliver Mann, Martin Hrabé De Angelis, Johannes Beckers, Henriette Kirchner, Matthias B. Schulze, Annette Schürmann. Differences in DNA methylation of HAMP in blood cells predicts the development of type 2 diabetes. Mol Metab 2023 Sep; doi: 10.1016/j.molmet.2023.101774.