14 neue Biomarker für Typ-2-Diabetes identifiziert - Grundlage für Entwicklung neuer Methoden zur Therapie und Prävention

Potsdam-Rehbrücke - Ein Wissenschaftlerteam um Anna Flögel vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) und Tobias Pischon vom Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) hat 14 neue Biomarker für Typ-2-Diabetes identifiziert. Sie können die Grundlage für die Entwicklung neuer Methoden zur Therapie und Prävention dieser Stoffwechselerkrankung sein. Die Biomarker eignen sich auch dazu, das Diabetes-Risiko zu einem sehr frühen Zeitpunkt zu bestimmen. Gleichzeitig geben die Marker einen Einblick in die komplizierten und noch zum Teil unbekannten Entstehungsmechanismen dieser Krankheit. (Diabetes, A. Floegel et al., 2012; DOI: 10.2337/db12-0495)*.

Die Forscher untersuchten das Blut von Studienteilnehmern aus drei verschiedenen Studien auf ihre Stoffwechselprodukte (Metabolomforschung). Grundlage der Untersuchung bilden Daten und Blutproben der prospektiven Potsdamer EPIC**-Studie mit mehr als 27.500 Studienteilnehmern, der Tübinger Familienstudie*** sowie der KORA-Studie****. Die Untersuchung wurde im Verbund mit dem Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD) e.V. durchgeführt und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Die Metabolomforschung ist eine noch junge Forschungsdisziplin und dient dem Verständnis biologischer Systeme. Sie untersucht das dynamische Netzwerk der Stoffwechselprodukte (Metabolite) eines Organismus und gibt so einen Einblick in die ablaufenden biochemischen Prozesse. Metabolite übernehmen dabei unterschiedlichste Funktionen. Sie spielen zum Beispiel eine Rolle bei der zellulären Kommunikation und Steuerung, sie transportieren Energie oder sind Baustoff für Zellen. Veränderungen der Metabolitkonzentrationen können daher Aufschluss über Stoffwechselveränderungen und somit auch über das Entstehen oder das Vorliegen von Erkrankungen geben.

Ziel der aktuellen Studie war es, Metabolite im Blut zu identifizieren, die einen Einblick in die Entstehungsmechanismen von Typ-2-Diabetes geben und zudem als Biomarker zur Bestimmung des Krankheitsrisikos herangezogen werden können. Hierzu untersuchten die Forscher insgesamt ca. 4.000 Blutproben. Dabei entstammten ca. 3.000 der Proben der Potsdamer EPIC-Studie, knapp 900 Proben der Augsburger KORA-Studie und 76 der Tübinger Studie. Zum Zeitpunkt der Blutentnahme litt keiner der Studienteilnehmer unter Typ-2-Diabetes, 800 aller Potsdamer Studienteilnehmer und 91 der Augsburger Teilnehmer erkrankten jedoch während einer durchschnittlichen Nachbeobachtungszeit von sieben Jahren an Diabetes. Die 76 Teilnehmer der Tübinger Studie waren bereits zu Beginn der Studie als Typ-2-Diabetes-Hochrisiko-Personen eingestuft, zum Zeitpunkt der Blutentnahme aber noch gesund.

Pro Blutprobe 163 Stoffwechselprodukte untersucht
Jerzy Adamski und sein Team vom Institut für Experimentelle Genetik des Helmholtz Zentrums München bestimmten pro Blutprobe die Konzentrationen von 163 Metaboliten. Für 14 dieser Stoffwechselprodukte beobachteten die Wissenschaftler einen starken Zusammenhang mit der Entstehung von Typ-2-Diabetes.

„Zu den 14 identifizierten Metaboliten gehören neben Einfachzuckern verschiedene Eiweißbausteine sowie cholinhaltige Phospholipide, die für den Aufbau von Zellmembranen und den Transport von Blutfetten eine Rolle spielen“, sagt Anna Flögel, Erstautorin der Studie. „Unsere Ergebnisse weisen somit auf eine bislang unbekannte Rolle der Phospholipide in der Typ-2-Diabetes-Entstehung hin. Eine erste Spur, die unbedingt weiter verfolgt werden sollte.“

„Gleichzeitig lassen sich die Metabolite auch als Biomarker verwenden, um das Diabetes-Risiko bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt präzise zu bestimmen, da die Studie auf Daten basiert, die prospektiv, also vor Ausbruch der Erkrankung, erhoben wurden“, erklärt Studienleiter Tobias Pischon. „Die Ergebnisse der neuen Metabolom-Analyse liefern somit eine gute Grundlage, um neue Therapie- sowie Präventionsmethoden zu entwickeln.“

*Identification of Serum Metabolites Associated with Risk of Type 2 Diabetes Using a Targeted Metabolomic Approach

Anna Floegel (1); Norbert Stefan (2); Zhonghao Yu (3); Kristin Mühlenbruch (4); Dagmar Drogan (1); Hans-Georg Joost (5); Andreas Fritsche (2); Hans-Ulrich Häring (2); Martin Hrabe de Angelis (6); Annette Peters (7); Michael Roden (8,9); Cornelia Prehn (6); Rui Wang-Sattler (3); Thomas Illig (3,10); Matthias B. Schulze (4); Jerzy Adamski (6); Heiner Boeing (1); and Tobias Pischon (1,11).

From the (1) Department of Epidemiology, German Institute of Human Nutrition Potsdam-Rehbruecke, Nuthetal, Germany; the (2) Department of Internal Medicine IV, Divisions of Endocrinology, Diabetology, Nephrology, Vascular Disease and Clinical Chemistry, University of Tübingen, Tübingen, Germany; the (3) Research Unit of Molecular Epidemiology, Helmholtz Zentrum München, German Research Center for Environmental Health, Neuherberg, Germany; the (4) Department of Molecular Epidemiology, German Institute of Human Nutrition Potsdam-Rehbruecke, Nuthetal, Germany; the (5) Department of Pharmacology, German Institute of Human Nutrition Potsdam-Rehbruecke, Nuthetal, Germany; the (6) Institute of Experimental Genetics, Helmholtz Zentrum München, German Research Center for Environmental Health, Neuherberg, Germany; the (7) Institute of Epidemiology II, Helmholtz Zentrum München, German Research Center for Environmental Health, Neuherberg, Germany; the (8) Institute of Clinical Diabetology, German Diabetes Center, Leibniz Center for Diabetes Research at Heinrich Heine University, Düsseldorf, Germany; the (9) Department of Metabolic Diseases, University Clinics, Düsseldorf, Germany; the (10) Hannover Unified Biobank, Hannover Medical School, Hannover, Germany; the (11) Molecular Epidemiology Group, Max Delbrück Center for Molecular Medicine (MDC) Berlin-Buch, Berlin, Germany

Hintergrundinformationen:


Fotomaterial - https://pc14.dife.de/get/m9zg8u (Der Link ist 28 Tage aktiv)
Foto 1: Probenroehrchen.jpg: Probenröhrchen, die die Blutproben der Potsdamer EPIC-Studienteilnehmer enthalten (Copyright: DIfE; Fotograf: Birgit Große)
Foto 2: Stickstofftank.jpg: Die Blutproben der Potsdamer EPIC-Studienteilnehmer werden bei -196 °C in Tanks mit flüssigem Stickstoff aufbewahrt. (Copyright: DIfE/DZD; Fotograf: Michael Haggenmüller)

** EPIC steht für European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition. Sie ist eine der größten prospektiven („vorausschauenden“) Studien, welche die Zusammenhänge zwischen Ernährung, Krebs und anderen chronischen Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes untersucht. An der EPIC-Studie sind zehn europäische Länder mit insgesamt 519.000 weiblichen und männlichen Studienteilnehmern im Erwachsenenalter beteiligt. In Deutschland gehören das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg sowie das DIfE zu den EPIC-Studienzentren. Die Potsdamer EPIC-Teilstudie unter Leitung von Heiner Boeing schließt mehr als 27.500 erwachsene Studienteilnehmer/innen ein. Bei der Auswertung einer prospektiven Studie ist es wichtig, dass die Teilnehmer/innen zu Beginn der Studie noch nicht an der zu untersuchenden Krankheit leiden. Die Risikofaktoren für eine bestimmte Erkrankung lassen sich so vor ihrem Entstehen erfassen, wodurch eine Verfälschung der Daten durch die Erkrankung weitestgehend verhindert werden kann - ein entscheidender Vorteil gegenüber retrospektiven Studien.

Informationen zur Potsdamer EPIC-Studie finden Sie auch unter:
http://www.dife.de/de/index.php?request=/de/forschung/projekte/epic.php

***Informationen zur Tübinger Familienstudie finden Sie unter:
http://www.medizin.uni-tuebingen.de/Forschung/Kliniken/Medizinische+Klinik/Innere+Medizin+IV.html

****Informationen zur Augsburger KORA-Studie finden Sie unter:
http://www.helmholtz-muenchen.de/kora

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