(hsyncoban/E+/Getty Images) Leben mit Typ 1 Diabetes ist ein Jonglierakt aus Diät, Bewegung und Insulintherapie zur Aufrechterhaltung eines normalen Blutzuckerspiegels. Während es gibt An Lösungen mangelt es nicht in Arbeit Um das Leben von Diabetikern zu erleichtern, konzentriert sich ein vielversprechender neuer Ansatz auf das Insulin selbst.
Michael Weiss, ein Biochemiker von der School of Medicine der Indiana University in den USA, und Kollegen haben sich erneut an das Zeichenbrett des Insulinmoleküls gemacht und die Struktur angepasst, um auf das Vorhandensein eines einfachen Kohlenhydrats zu reagieren, mit dem Ziel, die Verbindung wieder herzustellen Aktivierung von Insulin mit internen Blutzuckerspiegeln wieder.
Ihre Modifikation konzentriert sich auf ein Merkmal, das bereits in die Form des Moleküls eingebaut ist – ein schützendes „Scharnier“, das die Funktion des Proteins im geöffneten Zustand ermöglicht und es ansonsten im geschlossenen Zustand stabil hält.
(IU School of Medicine, 2021)
Ein neues Design bedeutet, dass sich das Insulinmolekül nur in Gegenwart eines „Schlüssels“ öffnet, beispielsweise eines einfachen Zuckermoleküls.
Die von Weiss und seinem Team durchgeführten Experimente verwendeten das Kohlenhydrat Fruktose und zeigten, dass es möglich war, Insulin so zu manipulieren, dass es nur eine Probe von Zellen aus der Leber aktivierte, wenn es durch die Anwesenheit einer bestimmten Menge Zucker „eingeschaltet“ wurde.
Die Idee ist eher ein Machbarkeitsnachweis als eine bewährte Therapie und würde theoretisch genauso für ein Insulin funktionieren, das so geformt ist, dass es stattdessen in Gegenwart von Glukose aktiviert wird. Das Ergebnis ebnet den Weg für eine Möglichkeit, einen Großteil des Rätselratens bei der Behandlung von Diabetes zu beseitigen.
„Das Versprechen dieser Art von ‚intelligentem‘ Insulin besteht darin, dass es die Diabetesversorgung verändern wird, sodass sich die Menschen keine Sorgen mehr machen müssen.“ sagt Weiss.
Typ-1-Diabetes ist eine Autoimmunerkrankung, von der einige betroffen sind 15 von 100.000 Menschen auf der ganzen Welt. Tatsächlich zerstört das körpereigene Immunsystem Zellen in der Bauchspeicheldrüse, die dafür verantwortlich sind, die genauen Mengen des Hormons Insulin entsprechend dem Glukosespiegel in der Blutversorgung abzumessen.
Ohne die kontrollierte Abgabe von Insulin im richtigen Moment an den Körper bleiben die Tore, die normalerweise Glukose in die Zellen leiten würden, fest verschlossen und unterbrechen die Zufuhr von Energie zu energiehungrigen Geweben und Organen, wenn sie diese am meisten benötigen.
Für Diabetiker hätte dies vor Jahrhunderten tragischerweise einen frühen Tod bedeutet. Zum Glück hat sich das Schicksal von Millionen geändert mit der Entdeckung, dass Insulin künstlich gereinigt und injiziert werden kann und dabei grob die Arbeit der Bauchspeicheldrüse übernimmt.
Es ist ein wirksames Mittel, aber nicht ohne zahlreiche Herausforderungen. Der Glukosehunger des Körpers ist alles andere als vorhersehbar und lässt den Glukosespiegel scheinbar aus einer Laune heraus steigen und fallen.
Ohne ausreichend Insulin kann der Blutzuckerspiegel in einem Zustand hoch bleiben Hyperglykämie , was eine ganze Reihe von Symptomen auslöst, von übermäßigem Durst bis hin zu Kopfschmerzen, verschwommenem Sehen und Müdigkeit.
Wenn Sie Ihren Körper mit Insulin überlasten, verbrauchen die Zellen schnell den Glukosevorrat des Blutes, was stattdessen zu einem Zustand von führt Hypoglykämie . Bei milden Formen führt dieser niedrige Zuckerspiegel zu übermäßigem Schwitzen, Verwirrung, Zittern und Reizbarkeit. In schweren Formen erhöht die Hypoglykämie das Risiko von Krampfanfällen und führt gelegentlich sogar zum Tod.
Ganz gleich, welchen Weg Sie einschlagen: Wenn die Glukose nicht ausreichend vorhanden ist, greift der Körper auf Fett als Energiequelle zurück und produziert Ketone als Abfallprodukt. Sollten sich diese in ausreichend großen Mengen ansammeln, spricht man von einem potenziell gefährlichen Zustand Ketoazidose .
Fortschritte in Wissen und Technologie haben sicherlich dazu beigetragen, dass Einzelpersonen ihren Zuckerspiegel kontrollieren können, um tragische Folgen zu vermeiden. Aber die Umwandlung des Insulinmoleküls in einen biochemischen Sensor selbst könnte einen ausfallsicheren Mechanismus einbinden, der das Hormon unwirksam macht, wenn der Blutzuckerspiegel unter einen bestimmten Wert fällt.
„Der Grund, warum ein auf Glukose reagierendes Insulin wichtig ist, liegt darin, dass das größte Hindernis für den wirksamen Einsatz von Insulin, insbesondere bei Typ-1-Diabetes, die Angst vor den Folgen eines zu niedrigen Blutzuckerspiegels ist.“ sagt Weiss.
Das Konzept wird von anderen Forschern untersucht. Letztes Jahr Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Kopenhagen und des Biotech-Unternehmens Gubra hatte mit einem ähnlichen Ansatz Erfolg und schuf eine Form von Insulin mit einer daran gebundenen Gruppe, die in Gegenwart von Glukose auseinanderbrach, um das Molekül funktionsfähig zu machen.
Es hat sich gezeigt, dass es bei Ratten funktioniert, und ist ein weiteres potenziell automatisiertes Insulin, das eines Tages in Behandlungen integriert werden könnte.
Bis dahin muss noch viel passieren. Obwohl das veränderte Hormon theoretisch wirksam ist, muss es intelligent genug sein, um einen ganz bestimmten Glukoseschwellenwert zu erkennen.
Im Jahr 2021 jährt sich die Entdeckung des Insulins zum 100. Mal. In weiteren hundert Jahren könnten diejenigen, die mit den Herausforderungen von Typ-1-Diabetes zu kämpfen haben, auf ein weiteres hundertjähriges Jubiläum zurückblicken, bei dem Insulin ein wenig überarbeitet wurde.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in PNAS .