Forschung Diabetes - wo geht der Weg hin?

Diabetesforschung - wo geht der Weg hin?

Hintergründe - Welche Aufgabe hat die Bauchspeicheldrüse (Pankreas)?

Die Funktion der Bauchspeicheldrüse unterteilt sich in die äußere (exokrine) und innere (endokrine) Sekretion. Unter der äußeren Sekretion wird die Produktion von Verdauungssaft verstanden. Die innere Sekretion ist unter anderem für die Produktion des Hormons Insulin verantwortlich. Dies passiert in den sogenannten Langerhans-Inseln, die in der Mitte des Bauchspeicheldrüsengewebes liegen. Insulin hilft den Zellen im Körper, sich mit Zucker zu versorgen und ist damit für den Zuckerstoffwechsel unerlässlich.

1. Bauchspeicheldrüsentransplantation – wann und für wen?

Durch die Problematik der diabetischen Folgeschäden besteht bei Menschen mit Typ-1-Diabetes nach wie vor noch immer eine Verkürzung der Lebenserwartung um etwa ein Drittel gegenüber der Vergleichsbevölkerung. Selbst mit einer intensivierten Insulintherapie lassen sich die durch den Diabetes hervorgerufenen Folgeschäden nicht sicher verhindern. Der Diabetes mellitus ist dabei auch die führende Ursache für Nierenversagen, Erblindung, Amputation und Impotenz im Erwachsenenalter. Durch eine Bauchspeicheldrüsentransplantation könnte eine völlige Normalisierung der Blutzuckerregulation erreicht werden. Damit würde auch der Mechanismus unterbrochen, der bei Typ-1-Diabetikern zur Entwicklung der Folgeschäden führt. Das Problem ist: Die Transplantation der Bauchspeicheldrüse geht mit erheblichen Risiken einher. Ursache dafür ist vor allem das hochaggressive Verdauungssekret, das häufig zu massiven Gewebszerstörungen geführt hat. Obwohl diese Problematik zwischenzeitlich durch neuere Operationstechniken weitgehend gelöst ist, gibt es trotzdem eine Reihe von weiteren Risiken und Komplikationen zu beachten. Dazu zählt die Entzündung der transplantierten Bauchspeicheldrüse, die Bildung von Blutgerinnseln (Thrombosen) in den Gefäßen des Spenderorgans, urologische Komplikationen durch die Ableitung des Pankreassekretes in die Blase. Daneben erfordert die Pankreastransplantation im Vergleich zur Nierentransplantation eine stärkere Immunsuppression, d.h. eine Unterdrückung des Immunsystems mit Medikamenten, um eine Abstoßung des Organs zu verhindern. Dadurch entsteht wiederum ein erhöhtes Risiko, an schweren Infektionen zu erkranken. Daher wird die Transplantation sehr selten und in der Regel nur in Verbindung mit einer Nierentransplantation durchgeführt, da in diesen Fällen ohnehin eine Abstoßungsbehandlung durchgeführt werden muss.

2. Eine Alternative? - Inselzelltransplantation

Für Menschen mit einem Typ 1-Diabetes gibt es seit Anfang der 1990er Jahre ein Therapieverfahren, das Hoffnung auf ein Leben ohne Insulinspritze oder -pumpe macht: Die Transplantation von Inselzellen aus der Bauchspeicheldrüse eines Organspenders. Diese Inselzellen bestehen überwiegend aus Beta-Zellen, die das natürliche Hormon Insulin produzieren, welches für die Regulierung der Zuckerverwertung im Körper verantwortlich ist. Nach einer erfolgreichen Inseltransplantation kann der Körper eine Zeit lang wieder eigenes Insulin herstellen. Bei der Transplantation wird die Leber punktiert und per Katheter werden dem Diabetes-Patienten die Inselzellen in die Lebervene infundiert. Dort verteilen sich mit dem Blutstrom in die kleinsten Leberäste, bleiben hängen, wachsen ein und produzieren Insulin. Um eine Abstoßung zu verhindern, müssen die Patienten ein Leben lang Medikamente einnehmen, die das Immunsystem unterdrücken (Immunsupressiva). Damit gehen auch potenzielle Risiken einher wie eine erhöhte Infektanfälligkeit und ein erhöhtes Krebsrisiko. Selbst bei einer erfolgreichen Transplantation lässt die Funktion der Inselzellen nach einiger Zeit wieder nach und die Patienten müssen nach zwei bis drei Jahren erneut behandelt werden.

Inselzelltransplantation im Zentrum Giessen

An der Uni-Klinik in Giessen wird seit Jahren zum Thema Inselzelltransplantation geforscht. Nach einer langen experimentellen Phase wurde mittlerweile ein klinisches Inselzelltransplantationsprogramm etabliert. Bereits Anfang der 1990er Jahre wurde das Internationale Inselzelltransplantations-Register eingerichtet, in dem die Ergebnisse dokumentiert werden. Demnach haben innerhalb des ersten Jahres nach der Transplantation noch 80 Prozent der Transplantierten eine Inseltransplantatfunktion. Die Insulinunabhängigkeit nach einem Jahr liegt je nach Patientengruppe etwa zwischen zehn und 20 Prozent. Hinzu kommt, dass nicht alle Patienten auf die Therapie ansprechen. Um eine Insulinfreiheit zu erreichen, muss das Verfahren meist auch mehrfach wiederholt werden. Weil die Verfügbarkeit von Spenderorganen sehr begrenzt ist, forschen Wissenschaftler an der Möglichkeit, Schweinezellen (Xenotransplantation) oder aus Stammzellen gezüchteten insulinproduzierende Inselzellen zu verpflanzen. Andere Forschungsansätze gehen dahin, den natürlichen Zelltod der Betazellen länger herauszuzögern, damit die Insulinproduktion länger gewährleistet ist.

3. Xenotransplantation

Die Idee der Xenotransplantation ist nicht neu. Seit 1905 haben Ärzte immer wieder versucht dem Menschen Organe von Tieren zu verpflanzen. Aber keine der Operationen war erfolgreich. Die Patienten verstarben zumeist schon nach wenigen Tagen oder Wochen. Der Grund dafür ist eine hochaggressive Abwehrreaktion des menschlichen Körpers gegen das fremde Organ. Weil die Verfügbarkeit von Spenderorganen sehr begrenzt ist, forschen die Wissenschaftler auch auf diesem Gebiet weiter. Dabei dienen genmanipulierte Schweine oder Paviane als Organspender. Doch die Meinungen darüber gehen stark auseinander: Einige Forscher sehen in den Xenotransplantationen einen "medizinischen Quantensprung". Für andere Wissenschaftler wird damit nur ein weites Feld unabschätzbarer Risiken für Mensch und Umwelt eröffnet. Denn durch Xenotransplantate können beispielweise tierische Krankheitserreger wie Retroviren und Prionen auf die Empfänger übertragen werden. Dabei besteht nicht nur eine Gefahr für die Transplantatempfänger, sondern auch für die Menschen in deren Umgebung, da der Krankheitserreger unter Umständen übertragbar sein könnte. Erstmalig wurde 2002 auf dem Welttransplantationskongress vorgetragen, dass eine mexikanische Forschergruppe junge Diabetiker mit Inselzellen von neugeborenen Schweinen anstatt mit humanen Inselzellen behandelt haben. Bei späteren Blutuntersuchungen wurden keine Krankheitserreger von Schweinen gefunden.

4. Stammzellenforschung

Der Begriff "Stammzellen“ beschreibt eine Gruppe von Zellen, die ihrer Herkunft nach in embryonale und adulte Stammzellen unterschieden werden. Die jüngsten Stammzellen eines Körpers sind die embryonalen Stammzellen. Im frühen Embryonalstadium haben sich die Stammzellen noch nicht auf eine bestimmte Aufgabe im Körper festgelegt. Das Spektrum der Differenzierungsmöglichkeit ist daher unbeschränkt, d.h. sie können noch zu jeder der über 200 verschiedenen Zellarten eines Organismus heranreifen. Der Mediziner bezeichnet diese Entwicklungsfähigkeit als „pluripotent“. In vielen Geweben des Menschen existieren jedoch auch zeitlebens Stammzellen zum Beispiel im Blut, in Teilen des Gehirns, im Knochenmark und auch im Nabelschnurblut von Neugeborenen. Solche Stammzellen werden adulte Stammzellen genannt. Sie erfüllen wichtige Regenerations- und Reparaturaufgaben. Wie eine Art „Ersatzteillager“ halten sie die Funktionsfähigkeit von Geweben und Organen aufrecht, indem sie beschädigte oder abgestorbene Zellen durch neue ersetzen. Adulte Stammzellen sind in ihrer Entwicklung jedoch schon so weit fortgeschritten, dass sie „nur noch“ multipotent sind, das heißt, sie können noch zu vielen Zelltypen werden, aber nicht mehr zu allen. Forscher können die adulten Stammzellen im Vergleich zu den embryonalen jedoch nur begrenzt im Labor halten und vermehren. Die Hoffnung auf Fortschritte in der Stammzellforschung veranlasst schon jetzt immer mehr Menschen dazu, das Nabenschnurblut ihrer Kinder einlagern zu lassen. Eventuell könnten diese Zellen im Erwachsenenalter zur Heilung geschädigter Gewebe genutzt werden.

In Deutschland ist die Entnahme menschlicher embryonaler Stammzellen durch das Embryonenschutzgesetz (ESchG) verboten, ebenso die Verwendung überzähliger Embryonen, die bei einer künstlichen Befruchtung entstehen. Erlaubt ist laut Stammzellgesetz lediglich die Forschung an bereits existierenden humanen Stammzelllinien aus dem Ausland, die vor dem 1.Mai 2007 hergestellt wurden.

Stammzelltherapie bei Diabetes mellitus

Noch ist der Einsatz von Stammzellen in der Diabetesbehandlung Zukunftsmusik. Verschiedenen internationalen Forschergruppen ist es aber inzwischen gelungen, aus embryonalen Stammzellen des Menschen im Reagenzglas Insulin produzierende Zellen zu züchten. Jedoch ist die Ausbeute dieser Zellen noch sehr gering. Eine Alternative stellen Stammzellen aus der Bauchspeicheldrüse selbst oder aus dem Knochenmark dar. Auch aus diesen Stammzellen können im Reagenzglas Insulin produzierende Zellen gezüchtet werden. In Tiermodellen konnte bereits gezeigt werden, dass diese Zellen nach einer Transplantation den Blutzuckerspiegel senken können. Somit birgt dieser Ansatz der Stammzellbehandlung neue Hoffnung für Diabetiker, in der Zukunft möglicherweise dauerhaft unabhängig von der Insulinspritze zu werden.

Stand September 2008

Zurück zur Themenübersicht