Medizin am Abend Berlin Fazit: Neuer Marker gibt Einblicke in die Entstehung des Typ-2-Diabetes
Kleine – wahrscheinlich von Lebensstilfaktoren beeinflussbare –
chemische Änderungen der DNA-Bausteine können die Menge von IGFBP2
vermindern.
Ein DIfE/DZD-Forschungsteam hat nun im Fachjournal Diabetes
publiziert, dass diese sogenannten epigenetischen Veränderungen das
Risiko für Typ-2-Diabetes erhöhen.
- Menschen mit hohen Konzentrationen
des Bindungsproteins IGFBP2 im Blut erkranken zudem seltener an dieser
Stoffwechselerkrankung.
Die Veränderungen im Blut sind bereits einige
Jahre vor Beginn der Krankheit nachweisbar.
Epigenetische Mechanismen pigurdesign/DIfE
Laut dem „Deutschen Gesundheitsbericht Diabetes 2018“ leiden mehr
als 5,7 Millionen Deutsche an Typ-2-Diabetes.
Betroffene reagieren
unzureichend auf das Hormon Insulin, was zu erhöhten Blutzuckerwerten
führt.
In Folge kann es zu Schlaganfällen, Herzinfarkten,
Netzhautschäden, Nierenschädigungen und Nervenstörungen kommen.
Da sich
die Stoffwechselkrankheit schleichend entwickelt, bestehen zum Zeitpunkt
der Diagnose meist erste Schäden. „Unsere Ergebnisse könnten künftig
dazu beitragen, Risikopotentiale für Typ-2-Diabetes noch früher zu
erkennen und der Krankheit präventiv entgegenzuwirken“, sagt Professorin
Annette Schürmann, Leiterin der Abteilung Experimentelle Diabetologie
am Deutschen Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
und Sprecherin des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD).
Molekularen Mechanismen auf der Spur
Neben Insulin ist auch der Insulin-ähnliche Wachstumsfaktor 1, kurz
IGF-1 (Insulin-like growth factor 1), am Zucker- und Fettstoffwechsel
beteiligt.
- Die Wirkung dieses Wachstumsfaktors wird durch die Bindung an
das IGF-bindende Protein 2 (IGFBP2) geschwächt.
- Gibt die Leber zu wenig
IGFBP2 ins Blut ab, kann das Gleichgewicht des Zucker- und
Fettstoffwechsels gestört werden.
Das Forschungsteam um Schürmann und
Professor Matthias Schulze, der Leiter der Abteilung Molekulare
Epidemiologie am DIfE ist, ging deshalb der Frage nach, wie die
verminderte Wirkung des IGFBP2-Gens die Entwicklung von Typ-2-Diabetes
beeinflussen könnte.
Humanstudien zeigen, dass Menschen, die an einer Fettleber leiden,
weniger IGFBP2 produzieren und freisetzen.
Ähnliche Effekte beobachtete
das Team von Schürmann in früheren Mausversuchen, die zeigten, dass die
IGFBP2-Spiegel bereits vor der Lebererkrankung vermindert sind.
Ursächlich dafür ist die Übertragung von Methylgruppen an bestimmten
Stellen der IGFBP2-DNA-Sequenz, die das Gen in der Leber hemmten. Diese
so genannten epigenetischen Veränderungen kommen unter anderem durch den
Lebenswandel zustande.
Auch in Blutzellen übergewichtiger Menschen mit
einer gestörten Glucosetoleranz wurden derartige Modifikationen der DNA
im IGFBP2-Gen zuvor nachgewiesen.
Von Mäusen und Menschen
Das interdisziplinäre Forschungsteam um Schürmann und Schulze nutzte
Erkenntnisse aus Klinik und Labor für die Auswertung von Blutproben und
Daten aus der Potsdamer EPIC-Studie. „Diese Arbeit zeigt sehr schön, wie
translationale Forschung funktioniert: Ein Befund aus der Klinik wird
aufgegriffen, im Labor mechanistisch analysiert und schließlich in einer
bevölkerungsweiten Studie untersucht“, sagt Schürmann.
Die aktuellen Analysen der Forscher weisen darauf hin, dass die Hemmung
des IGFBP2-Gens Typ-2-Diabetes begünstigt.
- Zudem beobachtete das
Wissenschaftlerteam, dass schlankere Studienteilnehmer und
Studienteilnehmer mit geringeren Leberfettanteilen höhere
Konzentrationen des schützenden Bindungsproteins im Blut haben.
- Höhere
Plasmakonzentrationen von IGFBP2 waren mit einem geringeren Risiko
verbunden, in den Folgejahren an Typ-2 Diabetes zu erkranken.
„Mit
unserer Studie erhärtet sich die Annahme, dass der IGF-1-Signalweg auch
beim Menschen eine wichtige Rolle für die Entstehung von Typ-2-Diabetes
spielt“, ergänzt Dr. Clemens Wittenbecher, wissenschaftlicher
Mitarbeiter der Abteilung Molekulare Epidemiologie am DIfE und Erstautor
der Studie.
Literatur:
Original-Publikation
Wittenbecher C, Ouni M, Kuxhaus O, Jähnert, M, Gottmann P, Teichmann, A,
Meidtner, K, Kriebel, J, Grallert, H, Pischon, T, Boeing, H, Schulze,
MB, Schürmann, A. Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP-2)
and the risk of developing type 2 diabetes. Diabetes 2018 (
https://doi.org/10.2337/db18-0620)
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of hepatic Igfbp2 results in its reduced expression preceding fatty liver in
mice. Human Molecular Genetics 2016 (
https://doi.org/10.1093/hmg/ddw121)
Baumeier C, Saussenthaler S, Kammel A, Jähnert M, Schlüter L, Hesse D, Canouil
M, Lobbens S, Caiazzo R, Raverdy V, Pattou F, Nilsson E, Pihlajamäki J, Ling C,
Froguel P, Schürmann A, Schwenk RW. Hepatic DPP4 DNA Methylation Associates With
Fatty Liver. Diabetes 2017 (
https://doi.org/10.2337/db15-1716)
Schwenk RW, Jonas W, Ernst SB, Kammel A, Jähnert M, Schürmann A.
Diet-dependent alterations of hepatic Scd1 expression are accompanied by
differences in promoter methylation. Hormone and Metabolic Research 2013 (
https://doi.org/10.1055/s-0033-1348263)
Hintergrundinformationen:
Epigenetik
Die Epigenetik ist ein relativ junges Forschungsgebiet. Es untersucht
veränderte Gen-Funktionen, die nicht auf eine Änderung der DNA-Sequenz
zurückzuführen sind, aber dennoch vererbt werden können. Studien der
letzten Zeit weisen verstärkt darauf hin, dass auch die Ernährung als
Umweltfaktor den Aktivitätszustand von Genen nachhaltig beeinflussen
kann, z.B. durch chemische (epigenetische) Veränderungen der
DNA-Bausteine.
Hierzu zählen auch Methylierungen. Diese entstehen, wenn
Methylgruppen an die DNA binden. Diese kann die Aktivierung der Gene
entweder erschweren oder erleichtern. Die direkte Methylierung der DNA
verändert dann dauerhaft die Genexpression, wenn sie in Steuerbereichen
von Genen erfolgt (sogenannten CpG-Inseln), die durch die Modifikation
der Histone zugänglich gemacht wurden.
EPIC-Potsdam-Studie
Die European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition
(EPIC)-Potsdam-Studie ist eine prospektive Kohortenstudie. Zwischen
1994 und 1998 wurden 27.548 Frauen und Männer zwischen 35 und 65 Jahren
rekrutiert. Sie haben Fragebögen zu ihren Ernährungsgewohnheiten, ihrem
Lebensstil sowie ihrem gesundheitlichen Status ausgefüllt. Diese
Befragung wurde ca. alle 3 Jahre wiederholt.
Die EPIC-Potsdam-Studie ist
Teil einer der größten Langzeitstudien weltweit mit insgesamt ca.
521.000 Studienteilnehmern aus zehn europäischen Ländern. Ziel ist, den
Einfluss der Ernährung auf die Entstehung von Krebs und anderen
chronischen Erkrankungen zu erforschen.
Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE)
Das DIfE ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Es erforscht die
Ursachen ernährungsassoziierter Erkrankungen, um neue Strategien für
Prävention, Therapie und Ernährungsempfehlungen zu entwickeln. Zu seinen
Forschungsschwerpunkten gehören die Ursachen und Folgen des
metabolischen Syndroms, einer Kombination aus Adipositas (Fettsucht),
Hypertonie (Bluthochdruck), Insulinresistenz und
Fettstoffwechselstörung, die Rolle der Ernährung für ein gesundes Altern
sowie die biologischen Grundlagen von Nahrungsauswahl und
Ernährungsverhalten. Das DIfE ist zudem ein Partner des 2009 vom BMBF
geförderten Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD).
Leibniz Gemeinschaft
Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 93 selbständige
Forschungseinrichtungen. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-,
Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und
Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute
widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten
Fragen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung,
auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder
unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten
forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt
Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den
Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik,
Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Einrichtungen
pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der
Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im
In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen
Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung
fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft
gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 19.100 Personen,
darunter 9.900 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat
der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro.
Deutsches Zentrum für Diabetesforschung e.V. (DZD)
Das DZD ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung.
Es bündelt Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt
Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD
ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen
wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention,
Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten. Mitglieder des
Verbunds sind das Helmholtz Zentrum München – Deutsches
Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, das Deutsche
Diabetes-Zentrum DDZ in Düsseldorf, das Deutsche Institut für
Ernährungsforschung DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Institut für
Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen des Helmholtz Zentrum
München an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und das
Paul-Langerhans-Institut Dresden des Helmholtz Zentrum München am
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden, assoziierte
Partner an den Universitäten in Heidelberg, Köln, Leipzig, Lübeck und
München sowie weitere Projektpartner.
Neuer Marker gibt Einblicke in die Entstehung des Typ-2-Diabetes
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Prof. Dr. Annette Schürmann
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E-Mail:
Clemens.Wittenbecher@dife.de
Originalpublikation:
Wittenbecher C, Ouni M, Kuxhaus
O, Jähnert, M, Gottmann P, Teichmann, A, Meidtner, K, Kriebel, J,
Grallert, H, Pischon, T, Boeing, H, Schulze, MB, Schürmann, A.
Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP-2) and the risk of
developing type 2 diabetes. Diabetes 2018 (
https://doi.org/10.2337/db18-0620)
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http://www.dife.de
http://dzd-ev.de
