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Virales Insulin entdeckt

Ein prominentes Hormon im Fokus der Forschung. (Foto: Brakenj/Istock)

Es ist ein Schlüsselelement unseres Stoffwechsels: Alles was mit Insulin zu tun hat, kann große Bedeutung für die Gesundheit des Menschen haben. Vor diesem Hintergrund berichten Forscher nun über eine überraschende Entdeckung: Viren können für die Bildung insulinähnlicher Substanzen verantwortlich sein, die menschliche Zellen stimulieren. Dies wirft die Frage auf, ob sie eine Rolle bei der Entwicklung von Diabetes oder anderer Erkrankungen spielen, sagen die Forscher.

Alle Zellen unseres Körpers reagieren auf das Hormon Insulin: Es regt sie an, Glukose aus dem Blut aufzunehmen. So versorgen sich die Körperzellen mit Energie und der Blutzuckerspiegel wird reguliert. Um ihn bei einem Überangebot in einem verträglichen Rahmen zu halten, steigern die Betazellen der Bauchspeicheldrüse die Produktion von Insulin. Dadurch nehmen die Körperzellen mehr Zucker auf und die Konzentration im Blut sinkt. Störungen dieses Systems führen zu Diabetes-Erkrankungen. Beim Typ-2-Diabetes werden die Körperzellen unempfindlich gegenüber Insulin. Dadurch steigern die Betazellen die Produktion, bis sie Schaden nehmen. Beim Typ-1-Diabetes ist hingegen das Immunsystem für die Zerstörung des Insulin-produzierenden Gewebes verantwortlich.

Im Rahmen ihrer Studie sind die Forscher um Emrah Altindis vom Joslin Diabetes Center in Boston der Frage nachgegangen, ob wir möglicherweise Substanzen ausgesetzt sind, die eine insulinähnliche Wirkung auf Körperzellen entwickeln können. Als Produzenten kamen dabei Bakterien in Frage, aber auch Viren könnten für die Bildung solcher Stoffe verantwortlich sein. Viren erzeugen diese zwar nicht selbst, sie können aber über das Einschleusen ihres Erbgutes Wirtszellen dazu bringen, bestimmte Substanzen herzustellen.

Sie wirken ähnlich wie Insulin

Durch Recherchen in Forschungsdatenbanken, die virale Genomsequenzen enthalten, stießen die Forscher schließlich auf vier Kandidaten: Diese Viren besitzen Sequenzen, die nahelegten, dass sie für die Bildung insulinähnlicher Substanzen verantwortlich sind. Diese Viren stammen aus einer Familie, von der bisher nur bekannt ist, dass sie Fische infiziert. Doch in diesem Fall war den Forschern zufolge das Prinzip wichtig: Es stellte sich die Frage, ob die Substanzen tatsächlich eine insulinähnliche Wirkung auf Zellen ausüben können. Um dies zu testen, stellten die Wissenschaftler die insulinähnlichen Peptide anhand der Baupläne der Viren synthetisch her.

Mit diesen viralen insulinähnlichen Peptiden (VILPs) behandelten sie anschließend im Labor Zellkulturen von Menschen und Mäusen. Es zeigte sich: Die VILPs binden tatsächlich an menschliche Insulinrezeptoren und Rezeptoren eines eng verwandten Hormons, des insulinähnlichen Wachstumsfaktors 1 (IGF-1). Wie die Wissenschaftler erklären, handelt es sich dabei um kritische Antennen der Zellen, die ihnen vermitteln, dass sie Glukose aufnehmen und wachsen sollen. Dass die VILPs einen Effekt haben, belegten zudem Versuche an Mäusen: Wenn sie den Nagern injiziert wurden, sanken ihre Blutzuckerwerte – ein weiterer Hinweis auf die insulinartige Wirkung der Substanzen.

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Eröffnet sich ein Forschungsfeld?

Bisher haben die Forscher die VILPs zwar nur bei Viren entdeckt, die Fische und Amphibien infizieren. Dennoch könnte die Entdeckung große medizinische Bedeutung haben. „Das Ergebnis ist möglicherweise nur die Spitze eines Eisbergs“, sagt Co-Autor Ronald Kahn. „Man geht davon aus, dass mehr als 300.000 Viren Säugetiere infizieren können, davon wurden aber bisher nur etwa 2,5 Prozent sequenziert. Es könnte daher noch viele virale Insuline geben“, so Kahn. Er und seine Kollegen arbeiten nun daran, weitere zu identifizieren.

Wie sie erklären, könnte die Bedeutung dieser Substanzen erheblich sein: „Möglicherweise stellen insulinähnliche Moleküle einen Auslöser für die Autoimmunreaktionen bei Typ-1-Diabetes dar. Andererseits könnte man sich aber auch vorstellen, dass sie desensibilisierend wirken und somit schützend“, sagt Kahn. Ähnliches gilt für Typ-2-Diabetes: „Es wäre möglich, dass virale Peptide vor Insulinresistenz schützen oder aber dazu beitragen“.

Auch eine Bedeutung im Zusammenhang mit der Entstehung bestimmter Krebsarten ist offenbar möglich: „Virale insulinähnliche Peptide könnten das Wachstum von Darmzellen anregen, so dass Polypen oder Darmtumore entstehen“, sagt Kahn. Letztlich könnten die viralen insulinähnlichen Peptide allerdings auch zur Entwicklung synthetischer Insuline beitragen, die bestimmte Effekte im Rahmen von Diabetes-Behandlungen ermöglichen, erklären die Wissenschaftler.

Mit anderen Worten: Die Thematik bietet ihnen zufolge viel weiteres Forschungspotenzial. Man darf also gespannt sein, was sich aus der Geschichte entwickeln wird.

Quelle: Joslin Diabetes Center, Originalveröffentlichung: PNAS, doi: 10.1073/pnas.1721117115

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