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Tierversuch: Spezialdiät gegen Typ-1-Diabetes

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Mit einem speziellen Nahrungsmittel, das im Darm zur Bildung großer Mengen an kurzkettigen Fettsäuren führt, konnte im Tierversuch die Entstehung von Typ-1-Diabetes verhindert werden. Das berichten Forscher um Dr. Eliana Marino von der Monash-Universität in Melbourne im Fachjournal «Nature Immunology». Der präventive Effekt geht auf die Beeinflussung der Darmmikrobiota zurück.

 

Typ-1-Diabetes ist eine Autoimmunerkrankung, bei der das Immunsystem die Insulin-produzierenden Zellen des Pankreas zerstört. Die Erkrankung hat eine genetische Komponente, aber auch Umweltfaktoren wie Hygiene, Antibiotika-Einnahme und Ernährungsweise spielen eine Rolle. Da diese drei Faktoren die Darmmikrobiota beeinflussen, wurde schon länger vermutet, dass diese bei der Pathogenese eine Rolle spielt. Dies zeigte sich auch in Untersuchungen mit NOD-Mäusen, einem Modell für Typ-1-Diabetes. Wenn bei diesen das Gen für das Signalmolekül Myd88 fehlt, führt dies zu einer Überrepräsentation des Bakterienstamms Bacteroidetes im Darm und die Mäuse entwickeln die Autoimmunerkrankung nicht. Bei keimfrei gehaltenen Tieren, die also keine bakterielle Darmbesiedlung haben, geht dieser protektive Effekt verloren.

 

Daraus folgerten die Forscher, dass die Bakterien immunmodulierende Substanzen freisetzen. Dabei handelt es sich vermutlich um kurzkettige Fettsäuren wie Acetat und Butyrat, die im Colon in großen Mengen bei der Fermentation von Pflanzenfasern entstehen und die dann vom Darm resorbiert werden. Schon seit Längerem ist bekannt, dass die Substanzen immunmodulierend wirken. Die Fettsäuren erhöhen unter anderem die Anzahl und verbessern die Funktion von regulatorischen T-Zellen (Treg) im Darm. Zudem verbessert Acetat die Barrierefunktion des Darms, und Butyrat wirkt antiinflammatorisch durch Hemmung des Transkriptionsfaktors NF-κB.

 

Um zu testen, ob die kurzkettigen Fettsäuren das Immunsystem so beeinflussen können, dass sie vor Typ-1-Diabetes schützen, entwickelten die Forscher eine spezielle Nahrung. Diese bestand aus Mais-Stärke, die entweder acetyliert oder butyriliert war, und bei der Fermentation durch Bakterien große Mengen an kurzkettigen Fettsäuren im Colon freisetzt. Mit dieser Nahrung fütterten sie fünf Wochen lang junge NOD-Mäuse, die normalerweise innerhalb von Wochen einen Typ-1-Diabetes entwickeln. Beide Spezialnahrungen hatten einen gewissen Schutzeffekt, berichten die Forscher um Marino. Von den Tieren, die sowohl acetylierte als auch butyrilierte Mais-Stärke erhalten hatten, erkrankte kein einziges.

 

Die Forscher gehen davon aus, dass Acetat und Butyrat über verschiedene Mechanismen wirken. Denn in weiteren Untersuchungen zeigte sich, dass Acetat die Zahl der autoreaktiven T-Zellen senkte. Butyrat dagegen erhöhte die Zahl und verbesserte die Funktion der Treg. Wurden beide Stärkesorten verabreicht, verbesserte dies zudem die Integrität der Schleimhautbarriere und senkte die Konzentration diabetogener Zytokine wie Interleukin 21.

 

Die Forscher sind der Ansicht, dass solche Acetat und Butyrat freisetzende Spezialnahrungsmittel auch bei Menschen eine effektive Methode sein könnten, um Typ-1-Diabetes zu verhindern. Als nächsten Schritt wollen die Forscher daher klinische Studien starten. (ch)

 

DOI: 10.1038/ni.3713

 

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27.04.2017 l PZ

Foto: Fotolia/JacobST