Verlust von Beta-Zellen bei Typ-1-Diabetes: Biomarker für die Früherkennung gefunden

Wissenschaftler von der University of Alabama in Birmingham haben einen frühen Biomarker für den mit Typ-1-Diabetes assoziierten Verlust von Beta-Zellen beim Menschen identifiziert – microRNA-204 oder miR-204.

„Serum-miR-204“, so Seniorautorin Dr. Anath Shalev, „könnte einen dringend benötigten neuen Ansatz für die Beurteilung des frühen mit Typ-1-Diabetes assoziierten Verlustes menschlicher Beta-Zellen bieten, noch bevor eine offenkundige Erkrankung einsetzt.“

MikroRNA kommen in tierischen und pflanzlichen Zellen vor und helfen dort, die Genexpression zu kontrollieren. In früheren Arbeiten stellte Shalev fest, dass miR-204 eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Insulinproduktion und anderer wichtiger Beta-Zell-Prozesse spielt.

In einer Studie, die im „American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism“ veröffentlicht wurde, berichten Shalev und Kollegen, dass miR-204, das in menschlichen Beta-Zellen stark angereichert ist, durch absterbende Beta-Zellen freigesetzt wird. Nach dieser Freisetzung wird es im zirkulierenden Blut nachweisbar.
Messungen an menschlichen Blutproben ergaben, dass der miR-204-Spiegel im Serum bei Kindern und Erwachsenen mit frühem Typ-1-Diabetes und bei Menschen mit Autoantikörpern, bei denen ein Risiko für Typ-1-Diabetes besteht, jedoch nicht bei Typ-2-Diabetes oder einer anderen Autoimmunerkrankung erhöht war. Darüber hinaus korrelierten die miR-204-Spiegel im Serum invers mit der verbleibenden Beta-Zell-Funktion bei einem erst kürzlich aufgetretenem Typ-1-Diabetes.

„Eine nicht invasive, unkomplizierte Methode, die empfindlich genug ist, um einen frühen Beta-Zell-Verlust zu erkennen – insbesondere vor der Diagnose von Typ-1-Diabetes – ist von entscheidender Bedeutung, um zu ermöglichen, dass eine therapeutische Intervention so früh wie möglich im Verlauf des Krankheitsprozesses begonnen wird – idealerweise bevor die Mehrheit der Beta-Zellen zerstört worden ist“, erklärt Shalev. Shalev ist Professorin in der Abteilung für Endokrinologie, Diabetes und Stoffwechsel der UAB und leitet das UAB Comprehensive Diabetes Center.

Die Entdeckung des Biomarkers war ein schrittweiser Prozess, ausgehend von der Beobachtung, dass miR-204 in Beta-Zellen eine 108-fach höhere Expression aufwies als in Alpha-Zellen. Die Forscher zeigten zunächst, dass bei kultivierten Beta-Zellen von Ratten nach Induktion des Zelltods durch Streptozotocin miR-204 freigesetzt wurde. Dann zeigten die Wissenschaftler, dass das Abtöten von Beta-Zellen bei Mäusen, denen Streptozotocin verabreicht wurde, erwartungsgemäß sowohl zu Diabetes als auch zu einem massiven Anstieg der miR-204-Serumspiegel führte. Als nächstes legten sie dar, dass Typ-1-Diabetes-assoziierte entzündliche Zytokine, die den Beta-Zell-Tod induzieren, die Freisetzung von miR-204 sowohl aus kultivierten Beta-Zellen der Ratte als auch aus primären menschlichen Pankreasinselzellen verursachten.

Um miR-204 beim Menschen zu testen, untersuchten die Wissenschaftler das Serum von Personen, denen autologe Pankreasinselzellen transplantiert worden waren. Man weiß, dass eine Inselzelltransplantation mit einem massiven Beta-Zell-Tod kurz nach dem Transfer einhergeht. Die Forscher fanden heraus, dass die miR-204-Spiegel im Serum 20 bis 40 Minuten nach der Inselzellinfusion stark anstiegen.

Die Forscher stellten als nächstes fest, dass der miR-204-Serumspiegel bei Kindern mit kürzlich aufgetretenem Typ-1-Diabetes signifikant erhöht war. Bei Erwachsenen mit kürzlich aufgetretenem Typ-1-Diabetes verdreifachte sich die Werte nahezu, während sie bei Personen mit Autoantikörpern, die ein Risiko für Typ-1-Diabetes darstellen, mehr als doppelt so hoch waren. Im Gegensatz dazu waren die Werte bei Menschen mit Typ-2-Diabetes oder bei Personen mit der Autoimmunkrankheit rheumatoide Arthritis nicht signifikant erhöht. Ebenso nicht signifikant erhöht waren die Werte bei Personen, die seit langer Zeit an Typ-1-Diabetes litten und die meisten ihrer Beta-Zellen bereits verloren hatten.

Serum-miR-204, so Shalev und Kollegen, korrelierte mit der verbleibenden Beta-Zell-Funktion, gemessen anhand des C-Peptids. Das Serum miR-204 zeigte auch eine gute Fähigkeit zur Vorhersage im Zusammenhang mit einem frühen Typ-1-Diabetes, wobei auch zwischen einem erst kürzlich aufgetretenen Typ-1-Diabetes bei Erwachsenen von einem Typ-2-Diabetes unterschieden werden konnte.