Warum entwickeln manche Menschen mit Prädiabetes einen Diabetes, während andere wieder normale Blutzuckerwerte erreichen? Forscher des PLID gingen dieser Frage nach, indem sie Proteom- und Metabolomdaten von Patienten mit und ohne Diabetes verglichen, die ein Jahr zuvor prädiabetisch waren. Ihre Ergebnisse decken wichtige Unterschiede in den biologischen Signalwegen, einschließlich Immunreaktionen und Insulinempfindlichkeit, zwischen diesen verschiedenen Ergebnissen auf. Diese Erkenntnisse könnten den Weg für neue Strategien zur Diabetesprävention ebnen.

Die Betazellen der Bauchspeicheldrüse haben spezielle, antennenartige Organellen, die so genannten Primärzilien. Eine Funktionsstörung dieser Zilien wurde mit Diabetes in Verbindung gebracht, doch ihre Struktur und Rolle blieben unklar - bis jetzt. Mithilfe modernster bildgebender Verfahren hat ein internationales Team gezeigt, wie die Zilien der Betazellen mit benachbarten Zellen und sogar mit Neuronen in Verbindung stehen und damit eine überraschende Rolle bei der Signalübertragung spielen. Diese Erkenntnisse bieten neue Einblicke in die Mechanismen des Diabetes und ebnen den Weg für die künftige Erforschung der Funktion der Inselzellen.

Humane pluripotente Stammzellen (hPS-Zellen) sind vielversprechend für die Behandlung von Diabetes, doch ihre Umwandlung in funktionierende Betazellen ist eine große Herausforderung. Jetzt haben Forscher eine Reihe von fluoreszierenden hPS-Zelllinien entwickelt, mit denen die Differenzierung in Inselzellen der Bauchspeicheldrüse in Echtzeit verfolgt werden kann. Mit Hilfe dieses Ansatzes konnte ein Schlüsselfaktor identifiziert werden, der die Differenzierung von hPS in insulinproduzierende Betazellen fördert, was Hoffnung auf nachhaltige Behandlungen für Typ-1-Diabetes gibt.

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Wissenschaftlern des PLID nutz optogenetische Systeme, um im Zebrafischmodell zu untersuchen, wie die Ca2+-Antwort räumlich und zeitlich orchestriert wird und welche Rolle einzelne Betazellen bei der Reaktion auf einen Glukose-Reiz spielen. Die Studie liefert entscheidende Einblicke in die funktionelle Hierarchie von pankreatischen Betazellen bei der Reaktion auf Glukose und unterstreicht darüber hinaus die Rolle von Vitamin B6 in diesem Prozess. Weiterhin liefert sie ein neues Verständnis dafür, wie Betazellen die Insulinausschüttung koordinieren, um den Blutzuckerspiegel zu regulieren.

Forscher des PLID haben ein neuartiges Protokoll vorgestellt, das die Analyse von dreidimensionalen elektronenmikroskopischen Datensätzen verändern dürfte. Sie haben einen detaillierten Leitfaden entwickelt, der sich an Forscherinnen und Forscher in Biologie und Medizin richtet und einen modularen sowie benutzerfreundlichen Workflow bietet, um die komplizierten Details der zellulären Ultrastruktur zu entschlüsseln.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern des PLID hat sich mit internationalen Experten auf diesem Gebiet zusammengetan, um die wissenschaftlichen Belege für das Vorhandensein einer engen wechselseitigen Abhängigkeit zwischen verschiedenen Virusinfektionen und Stoffwechselkrankheiten zu überprüfen. Der Review wurde jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Lancet Diabetes Endocrinology veröffentlicht.

Gastrointestinale Hormone sind wichtige und etablierte Regulatoren der Energie- und Glukosehomöostase. Trotz der bekannten bzw. an Bedeutung zunehmenderen Rolle dieser Hormone im Stoffwechsel ist jedoch nach wie vor umstritten, ob Beeinträchtigungen in ihren Nüchtern- bzw. postprandialen Profilen bei Stoffwechselkrankheiten beobachtet werden und ob sie zum Fortschreiten der Hyperglykämie hin zur Entwicklung von Typ-2-Diabetes beitragen. Dieser Frage haben sich nun Forscher des Paul-Langerhans-Instituts Dresden gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Tübingen, Boston, London und Zürich angenommen.

Die detaillierte Charakterisierung menschlicher Pankreasinseln ist der Schlüssel zur Aufklärung der Pathophysiologie aller Formen von Diabetes mellitus, einschließlich der häufigsten Form, dem Typ-2-Diabetes. Der Zugang zu Pankreasinseln ist jedoch begrenzt, und Pankreasgewebe für die Entnahme von Inseln kann entweder von leblosen oder hirntoten Organspendern oder von Patienten, die sich einer Pankreatektomie unterziehen, gewonnen werden, die im Folgenden als Lebendspender bezeichnet werden.

Zebrafische können sich von Diabetes erholen, indem sie die insulinausschüttenden Betazellen in der Bauchspeicheldrüse regenerieren. Die zelluläre Dynamik, die dieser Fähigkeit zugrunde liegt, ist jedoch bislang unerforscht. Um diese Wissenslücke zu schließen, nutzten Wissenschaftler des Paul-Langerhans-Instituts Dresden Einzelzelltranskriptomik, um die de novo Betazellregeneration während der Entstehung und Regeneration von Diabetes in Zebrafischen zu verfolgen.

Ein nationales Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern des Paul-Langerhans-Instituts des Helmholtz Zentrums München am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus und der Medizinischen Fakultät der TU Dresden (PLID) und der LMU München ein transgenes Schweinemodell entwickelt, das erstmals die in vivo Fluoreszenzmarkierung von altersdifferenzierten Pools an sekretorischen Insulingranula ermöglicht und damit eine lebensnahe Darstellung des Insulinumsatzes unter normoglykämischen Bedingungen bietet.

Mikrotubuli sind ein Teil des Zytoskeletts und fungieren als Verbindungswege für den Transport von unterschiedlichen Arten von „Fracht“ innerhalb der Zelle. Nun hat ein internationales Team angeführt von Wissenschaftlern des PLID mit Hilfe hochauflösender 3D-Elektronenmikroskopie die Insulin-sezernierenden pankreatischen Betazellen der Bauchspeicheldrüse in ihrer Gesamtheit mit einer bisher unerreichten Auflösung abgebildet. Dabei rekonstruierten die Wissenschaftler verschiedene Zellorganellen, um eine umfassende räumliche Darstellung der Mikrotubuli-Organellen-Interaktionen erstellen zu können.

Die Entdeckung des Insulins im Jahre 1921 ist eine der größten wissenschaftlichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts. Seitdem hat die Verfügbarkeit von Insulin den Schwerpunkt der Diabetesbehandlung von dem Versuch, Patienten am Leben zu erhalten, auf die Wahrung und Verbesserung des Lebens von Millionen von Menschen verlagert. Nun haben Wissenschaftler des PLID in einer Sonderausgabe des Fachjournals "Diabetologia" einen neuen Übersichtsartikel über die Herstellung von Insulin veröffentlicht. Er beleuchtet die neuesten Erkenntnisse zur Insulinsynthese und unterstreicht deren Bedeutung bei der Diabeteserkrankung.

Beim Typ-1-Diabetes (T1D) führt eine Autoimmunreaktion zur Zerstörung der pankreatischen Betazellen, und dadurch zu Insulinmangel und dem Verlust der Blutzuckerkontrolle. Das Wissen über die Pathogenese des T1D ist bisher jedoch unvollständig, auch weil es an Technologien fehlt die Vorgänge in der lebenden menschlichen Bauchspeicheldrüse in T1D zu untersuchen.

Typ-2-Diabetes (T2D) ist durch eine periphere Insulinresistenz sowie eine unzureichende Insulinausschüttung aus den Betazellen der Pankreasinsel gekennzeichnet. Jedoch ist bislang unklar, ob der unzureichende Insulinspiegel während der Entwicklung der Erkrankung auf eine Fehlfunktion der Betazellen und/oder den Verlust der Betazellmasse zurückzuführen sind.

Ein Ziel moderner Diabetesforschung ist die Wirkung von therapeutischen Insulinen im Körper zu verbessern. In einer neuen Studie haben die Forscher nun ein kritisches Teil des Puzzles gelöst, indem sie zeigten, wie Insulin mit seinem Rezeptor an einer zweiten Bindestelle interagiert.

Forscher der australischen La Trobe University und des PLID haben festgestellt, dass das Protein Atp6ap2 für die ordnungsgemäße Funktion von pankreatischen Betazellen unerlässlich ist. Deaktivierten die Wissenschaftler dieses Protein in Betazellen von Mäusen, stieg deren Blutzuckerspiegel dramatisch an.

Die aktuelle Forschung zur Betazellbiologie im Zusammenhang mit Typ-2-Diabetes basiert hauptsächlich auf der langjährigen Technik zur Isolation der pankreatischen Langerhans´schen Inseln. Wissenschaftler des PLID entwickelten einen neuen Ansatz zur Isolation von Inseln aus schockgefrorenen chirurgischen Proben, die von metabolisch phänotypisierten pankreatektomierten Patienten gespendet wurden. Ein neuer Übersichtsartikel in der Zeitschrift "Molecular Metabolism" erklärt nun, wie diese Plattform einen Paradigmenwechsel für die Erforschung von menschlichen Langerhans´schen Inseln und der Diabetesforschung darstellen kann.

Forscher des PLID haben gemeinsam mit Kollegen des Imperial College London und weiteren Forschungsinstituten aus Großbritannien, Kanada und Italien erstaunliche Zell-Interaktionen nachgewiesen: Die Betazellen der Bauchspeicheldrüse arbeiten in hochvernetzten Verbünden, sogenannten Inselzellen, und ihre Reaktionen auf steigenden Blutzuckerspiegel werden von gewissen „Chef“-Zellen (Leader-Zellen) koordiniert. Zum Nachweis dessen hat das Forscherteam eine innovative Bildgebungstechnik entwickelt, mit der erstmals die hierarchische Beziehung von Betazellen bei lebenden Tieren wie Zebrafischen und Mäusen beobachtet werden konnten.

In Deutschland ist etwa einer von zehn Menschen an Diabetes erkrankt und noch immer sterben Diabetes-Patienten zwei- bis dreimal häufiger an kardiovaskulären Folgeerkrankungen wie Herzinfarkt und Schlaganfall. Neu entwickelte Medikamente zur Diabetes-Therapie sollen die Anzahl kardiovaskulärer Todesfälle reduzieren: Wissenschaftler des PLID haben gemeinsam mit internationalen Kollegen erstmals untersucht, ob Semaglutid in Tablettenform zu einer Reduktion von kardiovaskulären Ereignissen führt. Dazu erfolgte eine internationale, randomisierte Doppelblindstudie mit 3.183 Probanden, die parallel in 21 Ländern durchgeführt wurde.

Unter Beteiligung von Forschern des PLID, konnte erstmals ein GLP-1 Rezeptoragonist in Tablettenform mit der geläufigsten Second-line Therapie des T2D, einem DPP-IV Inhibitor, verglichen werden. Die Ergebnisse der PIONEER-3 genannten Studie wurden nun in der renommierten Zeitschrift ´Journal of the American Medical Association (JAMA)´ veröffentlicht.

Wissenschaftler des PLID, des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus und der Lipotype GmbH haben sich zusammengetan und ein neuartiges Lipidomics-Verfahren zum molekularen Profiling von braunem und weißem Fettgewebe entwickelt.