Forschende prüfen Leptin erneut als mögliche Alternative zu Insulin bei Typ-1-Diabetes
Eine neue Analyse legt nahe, dass das Hormon Leptin den Blutzucker bei Typ-1-Diabetes über Wirkungen im Gehirn normalisieren könnte – und damit langfristig eine Alternative zu täglichen Insulininjektionen eröffnen könnte. Die Hypothese stützt sich auf Forschungsergebnisse, die bis 2011 zurückreichen, und soll nun in klinischen Studien geprüft werden.
A growing body of research suggests the brain plays a central role in diabetic ketoacidosis, opening the possibility of treating type 1 diabetes in an entirely new way. A new analysis published in The Journal of Clinical Investigation takes a closer look at how leptin acts on the brain and why this pathway could eventually shape new treatments.
Vor mehr als 10 Jahren machten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine unerwartete Entdeckung zu einer lebensbedrohlichen Komplikation des Typ-1-Diabetes. Sie stellten fest, dass sich die diabetische Ketoazidose (DKA) mithilfe des Hormons Leptin umkehren ließ – selbst dann, wenn kein Insulin vorhanden war.
Die diabetische Ketoazidose ist einer der gefährlichsten Notfälle im Zusammenhang mit Typ-1-Diabetes. Wenn der Körper kein Insulin bilden kann, kann er Zucker nicht auf die übliche Weise zur Energiegewinnung nutzen. Stattdessen schaltet er auf Fettverbrennung um, was dazu führen kann, dass Zucker (Glukose) und Ketosäuren im Blutkreislauf auf tödliche Werte ansteigen. Eine DKA entsteht, wenn der Körper kein Insulin produzieren kann und stattdessen beginnt, Fett zur Energiegewinnung abzubauen. Während Fett verstoffwechselt wird, steigen die Spiegel von Zucker (Glukose) und Ketosäuren im Blut an. Ohne Behandlung kann diese Anhäufung lebensbedrohlich werden. Traditionell verlassen sich Ärztinnen und Ärzte auf eine Insulintherapie, um den Zustand zu korrigieren.
Der neue Bericht argumentiert, dass Insulinmangel nur ein Teil der Geschichte ist. Auf der Grundlage jahrelanger Forschung, einschließlich Studien, die seit 2011 bei UW Medicine durchgeführt wurden, kommt die Analyse zu dem Schluss, dass das Gehirn eine zentrale Rolle bei der Auslösung der DKA spielt, wenn der Insulinspiegel zu stark abfällt.
Wenn die Bauchspeicheldrüse kein Insulin mehr produziert, „bekommt das Gehirn die Nachricht, dass dem Körper der Treibstoff ausgeht, auch wenn das nicht der Fall ist. Diese Information wird teilweise über einen niedrigen Blutspiegel des Hormons Leptin übermittelt“, sagte ein Professor für Medizin in der Division of Metabolism, Endocrinology and Nutrition an der University of Washington School of Medicine.
Leptin ist ein Hormon, das von Fettzellen gebildet wird und hilft, Appetit und Körpergewicht zu regulieren. Nachdem es in den Blutkreislauf freigesetzt wurde, gelangt es ins Gehirn, insbesondere in eine Region, die als Hypothalamus bekannt ist. Dieses Areal steuert Hunger und Energiebalance.
Wenn der Leptinspiegel sinkt, reagiert das Gehirn so, als würde dem Körper der Treibstoff ausgehen. Es aktiviert neuronale Signalwege, die die Produktion von Energiequellen erhöhen, darunter Glukose und Ketone. Bei Menschen mit wenig oder gar keinem Insulin kann diese Reaktion den hohen Blutzucker verschlimmern und eine DKA beschleunigen.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entdeckten diesen Zusammenhang 2011. Sie injizierten Leptin direkt in die Gehirne von Ratten und Mäusen mit Typ-1-Diabetes. Zunächst gab es keine sichtbare Veränderung. Nach vier Tagen jedoch normalisierten sich die Blutglukose- und Ketonkörperwerte der Tiere – trotz eines weiterhin ausgeprägten Insulinmangels.
„Ich glaube, das Erstaunlichste ist, dass die Blutzuckerwerte nicht nur heruntergingen, sondern dass die Werte auch niedrig blieben“, sagte ein Forscher. „Wenn man versuchte, sie ansteigen zu lassen, gingen sie wieder herunter. Wenn man versuchte, sie zu senken, stiegen sie wieder an.“
Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass das Gehirn unter bestimmten Bedingungen den Blutzucker auch ohne Insulin im Normbereich halten kann.
Als die Ergebnisse erstmals berichtet wurden, waren viele Diabetesforschende unsicher, wie sie sie interpretieren sollten. „Wir haben jetzt ein viel besseres Verständnis eines Befunds, der von der wissenschaftlichen Gemeinschaft weitgehend ignoriert wurde, als er 2011 erstmals berichtet wurde“, sagte ein Forscher.
Die Forschenden planen nun, bei der FDA die Genehmigung zu beantragen, um klinische Studien zu starten und zu prüfen, ob Leptin den Blutzucker bei Menschen mit Typ-1-Diabetes sicher normalisieren kann.
Wenn Studien am Menschen die früheren Ergebnisse bestätigen, könnten Behandlungen, die auf das Gehirn abzielen, zu einer neuen Strategie für das Management des Typ-1-Diabetes werden. Ein Inhaber eines Lehrstuhls für Diabetesbehandlung und -lehre sowie Professor für Metabolismus, Endokrinologie und Ernährung an der University of Washington School of Medicine nannte dies „eine der aufregendsten Entdeckungen meiner Karriere“.
Leptin zur Kontrolle der Blutglukose einzusetzen, könnte neue Optionen für Patientinnen und Patienten eröffnen. „Verstehen Sie mich nicht falsch: Die Entdeckung des Insulins vor 104 Jahren ist eine der größten Entdeckungen des letzten Jahrhunderts“, sagte ein Professor, der seit seiner Kindheit Typ-1-Diabetes hat. „Aber das hier, das ist der nächste Schritt. Das könnte ein besserer Weg sein.“
Die Steuerung der Insulintherapie ist für Patientinnen und Patienten und ihre Familien eine tägliche Herausforderung. „Ich denke, wenn man Typ-1-Diabetes ohne tägliche Insulininjektionen und Blutzuckerkontrollen behandeln könnte, würden Patientinnen und Patienten sagen, das wäre das Größte überhaupt“, ergänzte ein Forscher.
Den Forschenden zufolge könnte die Reaktionskette, die zu schwerer Hyperglykämie und DKA führt, möglicherweise gestoppt werden, wenn das Gehirn dahingehend „beruhigt“ werden kann, dass die Treibstoffversorgung des Körpers ausreichend ist, oder wenn bestimmte Neuronen, die die Glukose- und Ketonkörperproduktion antreiben, ausgeschaltet werden können.