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S2 45. Jahrestagung der Deutschen Diabetes-Gesellschaft | 12.–15. Mai 2010, Stuttgart
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Einflussfaktoren auf den Glukosestoffwechsel bei
Patienten mit chronischer Pankreatitis
Menge BA 1 , Zeidler C 1 , Uhl W 2 , Schmidt WE 1 , Meier JJ 1
1 St. Josef-Hospital, Medizinische Klinik I, Bochum, Germany,
2 St. Josef-Hospital, Chirurgische Klinik, Bochum, Germany
Einleitung: Bei Patienten mit einer chronischen Pankreatitis (CP)
kommt es gehäuft zu einem Diabetes. Eine mögliche Behandlungsoption
für Patienten mit CP ist eine Pankreas-Teilresektionen. Daher wurden
die folgenden Fragestellungen untersucht: (1) Besteht bei Patienten
mit CP ein Zusammenhang zwischen der pankreatischen Beta-Zell-Fläche
und der Entstehung eines Diabetes sowie weiteren klinischen Parametern?
(2) Welche Faktoren können das Diabetes-Risiko nach einer
Pankreas-Teilresektion bei diesen Patienten voraussagen? Patienten
und Methoden: In Pankreas-Gewebeschnitten von 114 Patienten mit
CP, bei denen eine Pankreas-Teilresektion durchgeführt wurde, wurde
die fraktionelle Beta-Zell-Fläche bestimmt und mit verschiedenen Parametern
der Glukosestoffwechsels sowie mit klinischen und anthropometrischen
Parametern verglichen. Nach einem Follow-up von 2,5 € 1,0
Jahren nach der Pankreas-Teilresektion wurden die Patienten erneut
hinsichtlich des Vorliegens eines Diabetes evaluiert. Ergebnisse: Die
pankreatische Beta-Zell-Fläche betrug bei Patienten mit Diabetes
0,39 € 0,05%, bei Patienten mit gestörter Nüchternglukose (IFG)
0,48 € 0,06%, und bei Patienten ohne Diabetes 0,72 € 0,08% (p = 0,0084).
Es zeigte sich ein inverser Zusammenhang zwischen der Beta-Zell-Fläche
und den Nüchterglukosespiegeln (r = 0,29, p = 0,006), ebenso wie
den postoperativen HbA 1c-Werten (r = 0,36, p = 0,020). Bei 19 von 74 der
zuvor nicht-diabetischen Patienten (26%) trat während des Follow-up
ein Diabetes auf. Die präoperativen Nüchternglukosespiegel
(p = 0,0002), die HbA1c-Werte (p = 0,0096), sowie der präoperative BMI
(p = 0,030) wurden als Prädiktoren eines Diabetes nach Pankreas-Teilresektion
identifiziert. Diskussion: Der Blutzucker-Stoffwechsellage von
Patienten mit einer CP ist von der pankreatischen Beta-Zell-Fläche abhängig.
Bereits eine leichtgradige Hyperglykämie und ein erhöhter BMI
sind mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung eines Diabetes nach
Pankreas-Teilresektion assoziiert. Dies unterstreicht die Wichtigkeit einer
ausreichenden Beta-Zell-Masse und impliziert, dass metabolische
Parameter für die Nutzen-Risiko-Einschätzung einer Pankreas-Teilresektion
für die Behandlung der CP berücksichtigt werden sollten.
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Ein in vitro Testverfahren zur Charakterisierung
von TBC1D1
Neumann F 1 , Kern J 1 , Gompert M 2 , Klein HW 2 , Leicht K 1 ,De
Simone A 1 , Dokas J 1 , Chadt A 1 , Al-Hasani H 1
1 Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-
Rehbrücke, PHA/EXO, Nuthetal, Germany, 2 Institut für
Biochemie, Universität Köln, Köln, Germany
Fragestellung: In Kreuzungsexperimenten wurde Tbc1d1 von uns als
neues Suszeptibilitätsgen für Adipositas und Typ-2-Diabetes bei der
Maus identifiziert (Chadt et. al, Nat. Genet. 40, 1354 – 1359 (2008)).
TBC 1D 1 ist ein Paralog des Insulinsignalproteins AS 160 und reguliert
über eine intrinsische Rab-GAP (GTPase activating protein) Aktivität die
insulinstimulierte Glucoseaufnahme im Skelettmuskel. Der genaue Mechanismus
der Regulation von GAPs aus der TBC 1D-Familie als auch die
spezifischen Effektoren von TBC 1D 1 sind jedoch weitgehend unbekannt.
Durch die Etablierung eines in vitro Testverfahrens zur Messung
der enzymatischen Spezifität und Rab-GAP Aktivität von TBC 1D 1 soll
das Protein funktionell charakterisiert werden. Ein Testverfahren ermöglicht
zudem die Entwicklung neuer TBC 1D 1-spezifischer Wirkstoffe zur
Behandlung von Adipositas und Typ-2-Diabetes. Methodik: Für die
Etablierung eines in vitro Testverfahrens wurden cDNAs für Rab-GTPasen
und die 48 kDa GAP-Domäne aus TBC 1D 1 kloniert, in E. coli als
GST-Fusionsproteine exprimiert und mittels GSH-Affinitätschromatografie
aufgereinigt. Zur Herstellung von volllängen TBC1D 1 (1255 AS; SP-
Acc:Q60949) wurden Baculoviren generiert, die His6-TBC 1D 1 bzw. eine
inaktive Punktmutante (His6-R941K) in Sf9-Insektenzellen exprimieren.
His6-TBC 1D 1 wurde über Ni-NTA-Affinitätschromatografie aufgereinigt.
Die GTPase-Aktivität der Rab-Proteine wurde durch Umsatzmessungen
von radioaktiv markiertem GTP bestimmt. Ergebnisse: Die löslichen
Formen der GST-Rabs und GST-GAP Domäne wurden mit Ausbeuten
von ca. 0,1 mg/l Kultur aus Bakterienlysaten aufgereinigt. Die rekombinante
TBC1D 1-GAP-Domäne zeigte die höchste spezifische Aktivität
für die im Muskel stark exprimierte Isoform Rab10. In Anwesenheit der
GAP-Domäne wurde die GTPase-Aktivität von Rab10 um das > 10fache
stimuliert. Das His6-markierte 160 kDa TBC 1D 1-Protein wurde über das
Baculovirussystem in Sf9-Zellen exprimiert und mit hoher Ausbeute
Diabetologie & Stoffwechsel 2010; 5: S1–S106 Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York · ISSN 1861-9002
(0,3 mg/l Kultur) gereinigt. Erste Versuche belegten eine katalytische
GAP-Aktivität von His6-TBC 1D 1 gegenüber GST-Rab10 in vitro. Um die
Stabilität von His6-TBC 1D 1 zu erhöhen und die Robustheit des Testverfahrens
zu verbessern, müssen die Reinigungs- und Reaktionsbedingungen
jedoch noch weiter optimiert werden. Schlussfolgerung: Eine lossof-function-Mutation
in TBC 1D 1 schützt Mäuse vor Adipositas und Diabetes,
während eine seltene Mutation im TBC 1D 1-Gen beim Menschen
(R125W) zu extremer Adipositas führen kann. TBC 1D 1 stellt daher eine
neue pharmakologische Zielstruktur für die Behandlung der Erkrankung
dar. Das von uns entwickelte Testverfahren kann die Suche nach
TBC 1D 1-Inhibitoren ermöglichen. Unsere ersten Ergebnisse identifizieren
Rab10 als möglichen primären Effektor in der Insulinsignalkaskade
des Skelettmuskels. Unterstützt durch DFG (GRK1208) und DDG (Menarini-Förderung).
FV5
Funktion von TBC 1D1 im Substrat- und
Energiestoffwechsel
Dokas J 1 , Chadt A 1 , Neumann F 1 , Joost HG 1 , Al-Hasani H 1
1 Deutsches Institut für Ernährungsforschung (DIFE)
Potsdam-Rehbrücke, Nuthetal, Germany
Fragestellung: TBC 1D 1 konnte in vorangegangenen Untersuchungen
als Adipositas-Risikogen identifiziert werden: eine seltene humane Variante
(R125W) ist mit einer extremen Form familiärer Adipositas gekoppelt.
Eine von uns in der schlanken SJL-Mauslinie identifizierte lossof-function-Mutation
in Tbc1d1 führt zu erhöhter Fettoxidation im Skelettmuskel
und schützt vor Adipositas und Diabetes. TBC 1D 1 wird vorwiegend
im Skelettmuskel, aber auch im Hypothalamus und dem Pankreas
exprimiert. Durch Analyse von TBC1D 1-defizienten (ob/ob)-Mäusen
sollte der gewichtssuppressive Effekt der TBC 1D 1-Deletion an einem
adipösen Mausmodell untersucht werden, sowie die Funktion des
Proteins im Substratstoffwechsel und die mögliche Rolle von TBC1D 1 in
der neuronalen Kontrolle der Nahrungsaufnahme. Methodik: Durch
Kreuzung wurde das inaktive Tbc1d1-Allel von der SJL-Maus auf die
adipöse B6.V-Lep ob /J-Maus, ein monogenes Modell für Adipositas, übertragen.
Das Körpergewicht und die Körperzusammensetzung wurden
über 15 Wochen mittels NMR-Messungen analysiert. Der Respiratorische
Quotient (RQ) wurde durch indirekte Kalorimetrie bestimmt. Ferner
wurden die Futteraufnahme sowie die freiwillige Bewegungsaktivität
(IRmot) der Mäuse gemessen. Zur Untersuchung des Kohlenhydratund
Fettstoffwechsels wurden Messungen an intakten isolierten Skelettmuskeln
(EDL, Soleus) mit 2-Desoxy-[1,2- 3 H]Glucose und [1- 14 C]Palmitat
durchgeführt. Ergebnisse: TBC1D 1-defiziente B6.SJL-Nob1.10-Lep ob/ob -
Mäuse weisen im Vergleich zu den Kontrollen ein deutlich vermindertes
Körpergewicht (45,7 € 0,87 g vs. 49,4 € 0,68 g; p = 0,00008) bei Woche
15 auf. Dieser Gewichtsunterschied lässt sich überwiegend auf eine verminderte
Fettmasse zurückführen. Die Tbc1d1-Defizienz führt zu einem leicht
verminderten RQ (Dunkelphase: 1,013 € 0,0098 vs. 0,994 € 0,0109; p = 0,069)
als Ausdruck einer erhöhten Fettverwertung. Eine veränderte Energiesubstratpräferenz
wurde in ex-vivo-Messungen der Glucoseaufnahme und der
Fettsäureoxidation in isolierten Skelettmuskeln bestimmt. Im oxidativen
Soleus-Muskel von SJL ob/ob -Mäusen war die Palmitatoxidation erhöht
(2,3 € 0,25 vs. 3,03 € 0,33 pmol/mg/min; p = 0,046), während im glykolytischen
EDL-Muskel die Insulin-stimulierte Glucoseaufnahme vermindert
war (4,63 € 0,40 vs. 3,26 € 0,19 nmol/mg/20 min; p = 0,002). Die Untersuchung
der Futteraufnahme und Bewegungsaktivität zeigte keine Unterschiede
zwischen den beiden Genotypen (TBC 1D 1-defekt und wildtyp).
Schlussfolgerung: TBC 1D 1 hat eine wichtige Funktion in der Steuerung
des Muskelstoffwechsels, indem es den Substratfluss von Glucose und Fettsäuren
reguliert. Unsere Daten schließen eine Rolle von TBC 1D 1 in der
neuronalen Kontrolle der Nahrungsaufnahme aus. Demnach ist eine erhöhte
Fettoxidation im Skelettmuskel kausal für den gewichtssuppressiven Effekt
der TBC 1D 1-Inaktivierung. Ein genaues Verständnis über die Funktion von
TBC 1D 1 kann neue Ansätze für eine erfolgreiche Adipositas-Therapie liefern.
Unterstützt durch DFG (GRK1208) und DDG (Menarini-Förderung).