Leipzig verfügt über eine der weltweit größten Biobanken mit Proben von Fettgewebe. Das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) hat jetzt diese Biobank mit 500.000 Euro gefördert. Grund: Das Datenmaterial könnte dabei helfen, das Tor zur künftigen Heilung großer Zivilisationskrankheiten, wie Diabetes II oder Fettsucht, weit aufzustoßen.

Dem liegt eine amerikanisch-deutsche Gemeinschaftsstudie zugrunde. Die Studie hat auf molekularer Ebene ein wesentliches Problem klären können, das auftritt, wenn ein Mensch an Insulinresistenz leidet. Unter der Insulinresistenz versteht man ein vermindertes Ansprechen der Zellen des menschlichen Körpers auf das Hormon Insulin. Vor allem die Muskulatur, die Leber und das Fettgewebe reagieren weniger empfindlich gegenüber dem Hormon Insulin.

Diese reduzierte Sensibilität der Körperzellen auf Insulin beeinträchtigt die Wirkung sowohl von körpereigenem als auch von gespritztem Insulin, was häufig dazu führt, dass Zellen Fett und Zucker verändert ab- oder aufbauen. Als eine entscheidende Stellschraube auf dem Kommunikationsweg zwischen Blutzucker und Zelle wurde das sogenannte kohlenhydratresponsible Verbindungsprotein (carbohydrate-responsive-element-binding protein), kurz ChREBP-Protein identifiziert. Es eröffnet die Möglichkeit für zukünftige Therapien.

Wesentliche Studienteile stützen sich auf Datenmaterial aus der Leipziger Biobank für Fettgewebe, die besagte Förderung erhalten hat. Die Ausgangsituation ist, das Insulinresistenz eine schwerwiegende Folge einer Adipositas- oder Typ 2-Diabetes-Erkrankung ist. Sie gehören zu den größten Gesundheitsproblemen unserer Zeit und senken schon jetzt die menschliche Lebenserwartung.

Um das Problem in den Griff zu bekommen, ist es immens wichtig zu verstehen, wie krankhaftes Übergewicht und Zuckerkrankheit überhaupt entstehen. Danach erst können neue Therapien oder Medikamente entwickelt werden. Bei den genannten Erkrankungen spielt die Insulinresistenz eine wesentliche Rolle. Der Körper wird dabei unempfindlich gegen das eigene Insulin. In der Folge steigt der Blutzuckerspiegel und der Abbau von Fett wird verhindert. Die Betroffenen geraten in einer Negativspirale immer tiefer in die Erkrankung.

Aktuell wird davon ausgegangen, dass 80 bis 85 Prozent der Adipositasbetroffenen eine Insulinresistenz haben. Insulinresistenz ist jedoch nicht auf Übergewichtige beschränkt, auch schlanke Menschen können betroffen sein. Ernährungsfaktoren wie fettreiche oder sehr kohlenhydratreiche Nahrung können sie fördern. An dieser Stelle setzten die Wissenschaftler an mit der entscheidenden Ausgangsfrage an: Woher „weiß“ das Fettgewebe überhaupt, wie kalorien- oder fettreich die zugeführte Nahrung ist?

Um diese Frage zu beantworten, befassten sich die Wissenschaftler intensiv mit dem, was sich in Leber- und Fettzellen abspielt. Zucker (Glukose, also sogenannter Einfachzucker) wird von ihnen über einen sogenannten Glukosetransporter (GLUT4) aufgenommen. Er steht unter der Kontrolle von Insulin. Wenn sich eine Insulinresistenz entwickelt hat, ist der Glukosetransporter deutlich geringer vorhanden, ein frühes Phänomen bei Adipositas und Diabetes. Dabei handelt es sich wahrscheinlich um einen Selbstschutz der Zelle vor dem schädlichen Überangebot an Zucker.

Auf Grundlage dieser Erkenntnis hat die leitende Arbeitsgruppe um Barbara Kahn an der Harvard Medical School in Boston den Glukosetransporter im Fettgewebe von Mäusen gezielt nach unten reguliert und anschließend die Auswirkungen untersucht. Für den Auf- oder Abbau von Zucker oder Fett werden Enzyme beziehungsweise Proteine benötigt, die biochemische Reaktionen steuern.

Die aktuelle Studie hat das eingangs erwähnte ChREBP-Protein in den Mittelpunkt gestellt. Es handelt sich um einen Transkriptionsfaktor. Also ein Protein, das Gene an- und abschalten kann und somit entscheidend dafür ist, welches Enzym in der Zelle produziert wird. ChREBP wiederum, so fanden die Forscher heraus, steht unter der Kontrolle des Glukosetransporters GLUT4 und ist damit eine Art Sensor innerhalb der Zelle für das Zuckerangebot außerhalb der Zelle.

Genau hier wollen die Forscher den Ansatz für eine Heilung sehen, wie Prof. Matthias Blüher von der Leipziger Universitätsklinik und Poliklinik für Endokrinologie und Nephrologie einschätzt: „Das ist ein spannender neuer Ansatz für eine Therapie. ChREBP feinreguliert die Balance zwischen Prozessen in der Zelle, die Zucker und Fett ab- und aufbauen. Durch eine Stimulation von ChREBP kann man alle günstigen Prozesse beeinflussen, um die Insulinsensitivität zu verbessern. Wenn man an dieser Stellschraube dreht, weiß die Zelle, was sie mit dem zu viel an Zucker machen soll."

Adipositas und Typ 2-Diabetes sind nach wie vor nicht heilbar. Aufgabe der Grundlagenforschung ist es, nach möglichen Therapieansätzen zu suchen. Blüher: „Wir sind dankbar für jedes neue Molekül, das das Potential hat, Stoffwechselprobleme zu beheben, die mit den Erkrankungen zusammenhängen. Der vorliegende Ansatz ist deshalb völlig neu, weil er sich auf der Fettzellebene abspielt und somit auch für Adipositaspatienten interessant ist. Man wird sie damit zwar nicht schlank machen können, aber zumindest gesünder, was den Stoffwechsel betrifft."

Die Arbeitsgruppe um Prof. Blüher ist von der Studienleitung in Bosten aktiv angesprochen worden, weil Leipzig über eine der weltweit größten Biobanken mit Fettgewebsproben verfügt. Darüber hinaus sind die Proben besonders gut hinsichtlich ihrer Insulinempfindlichkeit charakterisiert. "Bei uns wird danach unterschieden, ob ein Patient zu wenig Insulin produziert oder ob ausreichend produziert wird, das Insulin im Körper aber nicht wirkt. Wir haben unsere Fettgewebeproben nun auch auf GLUT4 und ChREBP untersucht und damit die grundlegende Erkenntnis zur Bostoner Arbeit beigesteuert, dass ihre an Mäusen erzielten Ergebnisse tatsächlich auf den Menschen übertragbar sind."

In Leipzig hatte sich vor gut zehn Jahren die Erkenntnis durchgesetzt, dass Fettgewebe kein banales Energiespeicherorgan, sondern hochaktiv ist. Es produziert Hormone und hat Auswirkungen auf den ganzen Körper. Chirurgen und Patienten konnten und können nach wie vor überzeugt werden, während Routineoperationen eine Spende von weniger als einem Gramm Fettgewebe zu entnehmen. Die so entstandene Biobank umfasst inzwischen annähernd 1.000 Proben und kommt bereits für viele molekularbiologische Untersuchungen im Rahmen des IFB Adipositas-Erkrankungen zum Einsatz.

In diesem Jahr wird sie erstmals Ausgangspunkt für eine auf zunächst drei Jahre ausgelegte Förderung durch das Bundesforschungsministerium sein und die Grundlage der sogenannten "Deutschen Adipositas Biomaterialbank“ bilden, die zusätzlich an verschiedenen Standorten wie München, Dresden oder Karlsruhe etabliert werden soll. Damit verbunden sind für Leipzig rund eine halbe Million Euro unter anderem zur Stellenförderung, für die Unterstützung durch das Bioinformatikinstitut IMISE unter Leitung von Prof. Markus Löffler, das die Datenaufbereitung und -auswertung übernehmen wird. Anfang Juni fällt der Startschuss, was Matthias Blüher als gutes Zeichen für den Leipziger Adipositas-Schwerpunkt wertet: „Wir werden international wahrgenommen. Relevante Forschung findet heutzutage in solchen Kooperationen statt."

Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitung "nature" veröffentlicht:
www.nature.com/nature/journal/v484/n7394/full/nature10986.htm