Feintuning in der Bauchspeicheldrüse

Etwa sechs Millionen Menschen in Deutschland haben Diabetes, Tendenz steigend. Weltweit wird die Zahl dieser Patienten auf 200 Millionen geschätzt, ebenfalls mit einem Trend zum Anstieg der Prävalenz. Der demografische Wandel und ein Lebensstil mit Überernährung und zu wenig Bewegung werden als wesentliche Gründe für den Anstieg der Prävalenz angesehen, zu 95 Prozent Typ-II-Diabetes.

Der Nachschub an Insulin hinkt hinter dem Bedarf her

Typ-I- und Typ-II-Diabetes haben bekanntlich trotz unterschiedlicher Pathogenese eine gemeinsame Endstrecke: Die Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse können die Insulinproduktion nicht mehr dem Bedarf des Körpers anpassen. Preisträger Lammert untersucht, wie die Feinregulierung der Insulinsekretion in den Beta-Zellen funktioniert und welche Bedingungen diese Zellen benötigen, um ihre Aufgabe optimal erfüllen zu können. Lammert ist Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden.

Der Einfluss der Endothelzellen beginnt schon sehr früh

"Die Beta-Zelle des Pankreas kann ihre Kernfunktionen selbstständig erfüllen: Ihre Insulinsekretion bemisst sich nach der Menge der aufgenommenen und verstoffwechselten Glukose", erinnerte Lammert im Gespräch mit der "Ärzte Zeitung". "Im Verbund mit Blutgefäßendothelzellen aber optimieren die Beta-Zellen ihre Funktion insofern, als sie ihre Aktivität einem längerfristig und stärker veränderten Bedarf des Körpers anpassen, zum Beispiel beim Fasten, bei einer erheblichen Gewichtszunahme oder bei einer Schwangerschaft", sagt Lammert.

Der Einfluss der Endothelzellen auf die Langerhansschen Inseln beginnt offenbar schon in der Embryonalentwicklung, fand Lammert heraus: Bei Wirbeltieren wie dem Krallenfrosch und bei Mäusen werden Wachstum und Differenzierung von Beta-Zellen von der dorsalen Aorta aus induziert (Science 294, 2001, 564). Wird die Entwicklung dieses Blutgefäßes unterdrückt, werden keine Pankreas-spezifischen Gene exprimiert.

Aber auch in einer normal entwickelten Bauchspeicheldrüse werden über die Blutgefäße nicht nur Sauerstoff und Nährstoffe transportiert, die Endothelzellen bieten den Beta-Zellen auch Halt: Sie nutzen die von Endothelzellen gebildeten Basalmembranen gewissermaßen von der anderen Seite als Matrix, da sie selbst keine Basalmembranen ausbilden können (Trends in Cell Biology 17, 2007, 19). Erst die Einheit von Endothel- und Beta-Zellen in einer so genannten vaskulären Nische ermöglicht die optimale Anpassung von Beta-Zellen an den Insulinbedarf in Form der Proliferation oder der Veränderung der Zellgröße. Die Basalmembranen dienen auch als Speicher für mehrere hundert - zum Teil pankreasspezifische - Signalproteine. Und umgekehrt haben Endothelzellen Rezeptoren für Wachstumsfaktoren etwa den VEGF (vascular endothelial growth factor), der von Beta-Zellen gebildet wird. Untereinander stimmen Beta-Zellen die Regulation der Hormonsekretion über den Ephrin-Signalweg ab (Cell 129, 2007, 359).

Diese Interaktionen machen Langerhanssche Inseln zu äußerst sensibel reagierenden Miniorganen, so Lammerts viel beachtete Hypothese. Seine Forschungsergebnisse trügen wesentlich dazu bei, die Feinstrukturen, aber auch das molekulare Feintuning der Insulinproduktion und -sekretion in den Miniorganen zu verstehen, so die Auswahlkommission des Paul-Ehrlich-Nachwuchspreises. Die Erkenntnisse des Forschers könnten Basis für neue Therapiestrategien sein.

ZUR PERSON

Eckhard Lammert (Foto: privat) studierte Biochemie und Molekularbiologie in Hamburg. Nach seiner Promotion bei dem Immunologen Professor Hans-Georg Rammensee in Tübingen war er als Postdoktorand an der Harvard Universität in Cambridge. Seit 2002 leitet er eine Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden. Ab April wird er das Institut für Tierphysiologie in Düsseldorf leiten.

(nsi)