Langerhans'sche Inseln und Betazellen

Betazellen produzieren und speichern im Körper Insulin. Beim Typ-1-Diabetes sowie im fortgeschrittenen Stadium des Typ-2-Diabetes gehen die Betazellen zugrunde. Es wird nicht mehr ausreichend Insulin produziert. Ziele dieses Forschungsbereichs sind es, die Zerstörung der Betazellen zu stoppen bzw. die Betazellen zu ersetzen.
Dazu werden die Bildung, Speicherung und Ausschüttung der Insulinkörperchen erforscht, in denen die Betazellen das Insulin speichern. Dies bildet die Grundlage zur Entwicklung neuer Präventions- und Therapieansätze des Diabetes.

Bisher werden menschliche Spenderzellen für die Betazelltransplantation verwendet. DZD-Forscher wollen Betazellen aus Stammzellen gewinnen. Eine Alternative ist die Transplantation artfremder Zellen – die Xenotransplantation. In einer Kapsel geschützt können Betazellen transplantiert werden, ohne dass sie vom Immunsystem zerstört werden. © DZD

Wie könnten zerstörte Betazellen ersetzt werden?

DZD-Forscherinnen und Forscher arbeiten darüber hinaus an Therapien, um bereits zerstörte Betazellen zu ersetzen. Neben der Transplantation insulinproduzierender Inselzellen von menschlichen Spendern könnten künftig auch tierische Gewebe oder Stammzellen als Quelle für Transplantate dienen. Neue regenerative Verfahren setzen auf schlummernde Reserven im Körper der Patienten. Eine weitere Alternative sind „Bioreaktoren“, eine Art künstliche Bauchspeicheldrüse.

Transplantation

Bei der Inseltransplantation werden aus der Bauchspeicheldrüse eines Organspenders die Langerhans'schen Inseln entnommen und im Labor aufbereitet. Anschließend werden die „Inseln“ dem Empfänger implantiert. Diese Transplantation bleibt allerdings einer kleinen Gruppe von Patienten vorbehalten, die an schweren und häufig lebensbedrohlichen Komplikationen, vor allem Unterzuckerungen, leiden. Ein Grund für die seltene Anwendung dieses Verfahrens ist der notwendige Einsatz von Medikamenten, die das Immunsystem des Empfängers unterdrücken, um eine Abstoßung der Zellen zu verhindern.

Bio-Reaktor: Künstliche Bauchspeicheldrüse

Anstelle eines Spenderorgans könnte künftig ein handtellergroßer „Bio-Reaktor“ im Körper von Diabetes-Patientinnen und Patienten die Rolle der Bauchspeicheldrüse übernehmen. Der Reaktor enthält menschliche Inselzellen, die den Blutzuckerspiegel messen und Insulin produzieren können. Die Zellen sind mit einer speziellen Teflonmembran umgeben, die Hormone und Nährstoffe ungehindert passieren lässt, jedoch den Kontakt zu den körpereigenen Immunzellen unterbindet. Auf Medikamente zur Unterdrückung des Immunsystems kann also verzichtet werden. Diese circa 6 cm große flache Dose, die direkt unter die Bauchdecke eingesetzt wurde, könnte in naher Zukunft eine Alternative zur klassischen Transplantation darstellen und auch die Transplantation artfremder Zellen ermöglichen – die Xenotransplantation.

Betazellen aus Stammzellen

Ein neuer Therapieansatz ist es, im Labor Beta-Zellen aus Stammzellen zu gewinnen. Sie wollen die Selbstheilungskräfte in der Speicheldrüse von Zuckerkranken mobilisieren und sie zur Neubildung leistungsfähiger Betazellen aus Stammzellen anregen.

Publikationen

Identification of proliferative and mature β-cells in the islets of Langerhans., Nature. 2016 Jul 21;535(7612):430-4. doi: 10.1038/nature18624


The biomechanical properties of an epithelial tissue determine the location of its vasculature, Nature Communications 7, Article number: 13560 (2016) doi:10.1038/ncomms13560


Alterations in β-Cell Calcium Dynamics and Efficacy Outweigh Islet Mass Adaptation in Compensation of Insulin Resistance and Prediabetes Onset, Diabetes 2016 Sep; 65(9): 2676-2685. doi.org/10.2337/db15-1718


Aldehyde dehydrogenase activity is necessary for beta cell development a
nd functionality in mice, Diabetologia January 2016, Volume 59, Issue 1, pp 139–150, doi: 10.1007/s00125-015-3784-4


The F-actin modifier villin regulates insulin granule dynamics and exocytosis downstream of islet cell autoantigen 512, Molecular Metabolism Volume 5, Issue 8, August 2016, Pages 656–668, http://dx.doi.org/10.1016/j.molmet.2016.05.015

Ansprechpartner

Prof. Dr. Dr. Michele Solimena
Paul Langerhans Institut Dresden

Prof. Michele Solimena, PLID, "Deficiency and restoration of beta cells"

Literatur

Betazellen aus dem Labor
BMBF Newsletter "Aktuelle Ergebnisse der Gesundheitsforschung" 81, 2017.