I.  Inhaltsverzeichnis  

I.  Inhaltsverzeichnis A  

II.  Abbildungsverzeichnis. B  

III.  Tabellenverzeichnis B  

IV.  Abkürzungsverzeichnis. C  

1.  Einleitung  1

2.  Typ-1-Diabetes (T1D)  3

2.1.  Historie, Verbreitung Nomenklatur des Diabetes mellitus.  3

2.2.  Krankheitsbild Diagnose des T1D  6

2.2.1.  In vivo-Modelle von T1D  8

2.3.  Ätiologie und Pathogenese des T1D  9

3.  Einführung in die Stammzellforschung  17

4.  Mesenchymale Stroma-/Stammzellen (MS)C  20

4.1.  In vitro  20

4.2.  In vivo.  22

5.  Immunmodulation mit MSC.  24

5.1.  Immunogenität von MSC selbst  24

5.2.  MSC und Antigen-präsentierende Zellen (AP)C  26

5.2.1.  MSC und B-Zellen.  27

5.2.2.  MSC und Makrophagen  29

5.2.3.  MSC und dendritische Zellen (D)C  30

5.3.  MSC und T-Zellen.  35

5.3.1.  MSC und regulatorische T-Zellen.  35

5.3.2.  MSC und T-Helferzellen / cytotoxische T-Zellen  36

5.4.  MSC und natürliche Killerzellen  40

5.5.  MSC und neutrophile Granulozyten.  44

5.6.  MSC und lösliche Faktoren.  45

6.  In vivo - Potential von MSC in T1D und Autoimmunerkrankungen  55

7.  Diskussion  57

8.  Zusammenfassung.  62

9.  Literaturverzeichnis  63

10.  Anhang  72

A   

II. Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Inzidenz von diagnostiziertem Diabetes bei Menschen unter 20 Jahren, USA, 2002 bis 2003 [http://diabetes.niddk.nih.gov/dmpubs/statistics/ #d_ allages, Stand 10/2009]................................ 4 Abb. 2: Stadien beim Verlust der ß-Zellmasse bei Fortschreiten von T1D, [modifiziert nach

EISENBARTH, 1986]............................................................................................................................ 7 Abb. 3: Autoimmungeschehen bei T1D, eigene Darstellung...............................................................11 Abb. 4: Zelluläre Mechanismen des ß-Zelltodes [MATHIS ET AL., 2001] ............................................. 12 Abb. 5: Diabetesprogression von Verwandten ersten Grades bereits erkrankter T1D-Patienten, unterteilt nach Anzahl exprimierter AK [adaptiert nach VERGE ET AL., 1996] .................................. 14 Abb. 6: Entwicklung humaner Gewebe aus einer Zygote [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/About/

primer/genetics_cell.html, Stand 10/2009] ..................................................................................... 18 Abb. 7: Prinzip der Trans- und Dedifferenzierung von SC am Beispiel von SC des CNS [WEISSMANN,

2000]............................................................................................................................................... 19 Abb. 8: Darstellung der Unterschiede zwischen SC und PC [auf Basis von NIH, 2001 - ONLINE]...... 19 Abb. 9: Entwicklungswege aus einer MSC [CAPLAN, 2009] ............................................................... 20 Abb. 10: Der Anteil humaner MSC an monozytären KM-Zellen nimmt mit dem Alter ab [CAPLAN, 2009]

........................................................................................................................................................ 21 Abb. 11: Hypothetische Sicht der pDC und cDC-Entwicklung in der Maus zur beispielhaften Illustration der vermischten Differenzierungswege von DC und Makrophagen [MERAD, 2007] ...................... 29 Abb. 12: Überblick über verschiedene Differenzierungswege und Reifungsprozesse von DC

[BANCHEREAU ET AL., 2000] ............................................................................................................. 31 Abb. 13: Exemplarische Darstellung der unterschiedliche Entwicklungswege einer DC in Abhängigkeit

der auf sie einwirkenden Stimuli [PARDOLL ET AL., 2002] ................................................................ 31 Abb. 14: KIR-bedingte Hemmung der Zielzell-Lyse [http://www.fccc.edu/

research/reports/current/campbell.html, Stand 10/2009] ............................................................... 40 Abb. 15: Zusammenfassung der potentiellen Mechanismen, über die MSC nach momentanem Wissensstand in das Immungeschehen eingreifen können, eigene Darstellung........................... 60

B

III. Tabellenverzeichnis

Tbl. 1: 2006 von der ISCT festgelegte Kriterien zur Identifikation von MSC [DOMINICI ET AL., 2006].. 22

C

IV. Abkürzungsverzeichnis

AA

AD

ADA

ADCC

AG

AGE

AI

AK

APC

API

ASC

Asp

BB

CD

cDC

CDK

CFSE

CFU-F

CNS

COX-2

cPLA-2

CTL

CTLA-4

DC

DDG

DTH

ESC

FasL

FasR

Fc-Region

FCS

FDA

FOXP3

G0-Phase

G1-Phase

GABA

GADA

GFP

GIT

GLUT

GM-CSF

GvHD

H

HGF

HLA

menschliche und tierische Lymphozyten gemischt verwendet werden, und gerade in Bezug auf T1D die Parallelen zwischen

MHC und HLA sehr groß sind, werden diese beiden Begriffe zum besseren Verständnis teilweise synonym verwendet.

HLA-G5

h-MSC

HO-1

HSC

Hsp

i. e. S.

i. w. S.

IA-2

IAA

ICA

ICAM C

iDC

IDDM

IDO IFNg IFNa

Ig

IL

iNOS

ISCT

Kap.

KIR

KM

Kyn

LADA

LFA

LT

MAPC

M-CSF

mDC

MHC

MIAMI

MLC

MLR

mPGES-1

mRNA

MSC

NAD

NCR

Nec

NHW

NKG2D

NKp30 / 44 / 46

NKZ

NO

NOD SCID

NOD

p27kip1

PAMPs

PC

PD-1

pDC

PGE

PKC

PLN

PRR

PTPN22

PVR

RNS

ROS

SC

STAT5

STZ

T1D

T2D

TCR

TGFß1

Th

Th0

Th1

Th2

TLR

TNF (-R) E

TNFa

Treg

Trp

TSLP

UCB

ULBP

VSEL

E

1. Einleitung

Die Immunmodulation inflammatorischer Autoimmunerkrankungen mit Hilfe mesenchymaler Stroma-/Stammzellen als potentielle Therapieform für Diabetes Typ 1 ist als Thema nicht nur epigraphisch eine Herausforderung. T1D und Autoimmunerkrankungen allgemein sind Bereiche, in denen das Wissen um die Ursachen noch sehr begrenzt ist; und Stammzellen, die mesenchymalen im Speziellen, sind ein Kapitel der Wissenschaft, in dem man gerade erst zu schreiben begonnen hat. Dies kann man buchstäblich daran ablesen, dass noch nicht einmal der Name für diese Zellart eindeutig feststeht.

Mit dieser Arbeit soll der Versuch gemacht werden, die Erkenntnisse beider Themenbereiche produktiv miteinander zu verknüpfen und weiterzuführen. Die dabei auf Grundlage des aktuellen Wissenstandes aufgestellten Hypothesen können möglicherweise Anstöße für weitere Denkmodelle bzw. Versuchsreihen liefern, die die hier dargestellten Perspektiven bestätigen. Die Arbeit konzentriert sich dabei auf die Immunmodulation in Bezug auf die Krankheitsentwicklung und ihre Umkehrung. Immunmodulation im Rahmen von Pankreas-/Inselzell-Transplantationen wird hier nicht behandelt, da diese keine kausale Therapie, sondern nur eine Beseitigung der Symptome zum Ziel hat.

Zunächst wird in Kapitel 2 die Grundlage für ein tieferes Verständnis der Diabeteserkrankung gelegt. Kapitel 2.1 setzt Diabetes nicht nur historisch, sondern v.a. im Bezug auf Bedeutsamkeit und begriffliche Abgrenzung in einen Kontext. In Kapitel 2.2 werden Krankheitsbild und Diagnose von T1D kurz zusammengefasst, mit einem Exkurs zu weiteren in vivo-Modellen neben dem menschlichen, die sich später in T1D- wie MSC-relevanten Studien wiederfinden. Unter Ätiologie und Pathogenese von T1D wird in Kapitel 2.3 u.a. eine Auswahl der aktuellen Theorien zur Entstehung dieser Krankheit vorgestellt und, soweit der Rahmen dieser Arbeit es erlaubt, zusammen mit den immunologischen Grundlagen möglichst ausführlich beschrieben. Denn nur ein detailliertes Verständnis dieser Mechanismen ermöglicht es im Weiteren die potentiellen Ansatzpunkte für MSC zu erkennen.

Mit Kapitel 3 erfolgt ein Schnitt, nach dem die Stammzellen thematisiert werden. Auch hier werden zunächst die Grundlagen dargestellt, indem der Kontext der MSC - die Stammzellforschung - umrissen und die nachfolgende Nomenklatur festgelegt wird, die in diesem Fachbereich nicht immer einheitlich gebraucht wird.

Die MSC und ihre Eigenschaften werden in Kapitel 4 genauer beschrieben, unterteilt in Erkenntnisse aus in vitro-und in vivo-Untersuchungen. Hier wird auch das Dilemma um die Benennung dieser Zellart erklärt. Um diesem Rechnung zu tragen, wird in dieser Arbeit sowohl der Begriff Stroma- wie Stammzelle bzw. die neutrale Abkürzung MSC verwendet.

Kapitel 5 schließlich ist speziell der Immunmodulation mit MSC gewidmet. Um Ordnung in die stark interdependente Materie der Immunregulation zu bringen, wurde die Aufteilung nach den wichtigsten Immunzelltypen gewählt. Diese Kapitel sind besonders komplex: Zum einen auf Grund der unüberschaubaren Wechselwirkungen einer Vielzahl an Faktoren im Immunsystem. Zum anderen wird die Einordnung durch die äußerst widersprüchlichen Studienergebnisse und die Diversität der Untersuchungsansätze im Bereich der MSC erschwert. Um eine möglichst große Vernetzung herstellen zu können, werden daher die Anknüpfungspunkte für eine T1D-Therapie in die Beschreibung der MSC-Interaktionen eingeflochten. Im Unterkapitel 5.6 sind zuletzt die löslichen Faktoren, die in diesem Geschehen wirken,

1

noch einmal gesondert herausgegriffen, um so noch einmal eine fokussiertere Betrachtung zu ermöglichen und gleichzeitig die Vielfalt ihrer Wirkmechanismen im Wechselspiel mit MSC darstellen zu können.

Im 6. Kapitel wird die in vivo-Studienlage im Bezug auf MSC-Therapie bei T1D beleuchtet, weil es ja letztendlich primär um das Auffinden einer Therapie für den Menschen geht. Da diese, speziell in Hinblick auf Humanstudien, sehr dürftig ist, werden Erkenntnisse aus verwandten Autoimmun-Szenarien zu Rate gezogen, um eine zum momentanen Zeitpunkt bestmögliche Einordnung der MSC als Therapieform zu erlauben.

Die Diskussion enthält einerseits einen optimistischen Blick in die Zukunft, mit der auf dem momentanen Kenntnisstand gegründeten Vision einer T1D-Therapie mit MSC, auf die einige Studien, insbesondere im Kontrast zu heutigen Therapiemethoden, hoffen lassen. Andererseits werden kritisch die Risiken beleuchtet, die im Bezug auf ein so junges und unstandardisiertes Forschungsfeld bestehen, und wichtige Aspekte für die weitergehende Forschung aufgezeigt.

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2. Typ-1-Diabetes (T1D)

2.1. Historie, Verbreitung & Nomenklatur des Diabetes mellitus

Historie

Diabetes mellitus ist ein der Menschheit seit langem bekanntes Krankheitsbild. Die erste Erwähnung findet sich bereits 1552 v. Chr. bei einem ägyptischen Gelehrten namens Hesy-Ra zusammen mit Arzneien, die den „Verlust von zu viel Urin“ verhindern sollen.

Der Name „diabetes mellitus“ ist ein griechisch-lateinischer Mischterminus und heißt übersetzt so viel wie „honigsüßer Durchfluss“. Obwohl er 1769 von dem Briten William Cullen eingeführt wurde, war die Krankheit bereits dem Griechen Hippokrates im 4. Jahrhundert v. Chr. vertraut. Auch in vielen anderen Kulturen wie in der chinesischen und sogar bei den Indianerstämmen Südamerikas findet dieses Bild des „süßen Urins“ Eingang in die Anamnese von Kranken. Der Brite Willis vermutete 1664 hier nicht eine primäre Erkrankung der Nieren, sondern des Blutes und Dopson konnte 1776 aus dem Urin von Diabetes-Kranken sogar eine weißliche Substanz gewinnen, die er als "brüchig und kaum von Zucker zu unterscheiden" beschrieb.

1869 lokalisiert der deutsche Medizinstudent Paul Langerhans die Inselzellen des Pankreas, kann ihre Funktion jedoch nicht erklären - seinen Namen tragen sie seitdem trotzdem. [HTTP://WWW.DIABETESGATE.DE/DIABETES/2004/AEGYPTER.PHP, Stand 10/2009]

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckte der amerikanische Pathologe Eugene Opie einen Zusammenhang zwischen den pankreatischen Langerhans-Inseln und dem Auftreten von Diabetes und legte so den Grundstein für weitere ursachengerichtete Forschung. In den 20er Jahren trugen insbesondere Banting und MacLoad entscheidend zur Entdeckung des Insulins, seiner ersten Extraktion aus Kälberpankreas und damit zur Diabetesbehandlung bei. Hierfür erhielten sie 1923 den Nobelpreis. [HTTP://NOBELPRIZE.ORG/NOBEL_PRIZES/MEDICINE/LAUREATES/, Stand 10/2009]

Noch in den 50er Jahren starb jeder fünfte Diabetiker innerhalb der ersten 20 Jahre nach Diagnosestellung [NIH, 2001 - ONLINE]. 1966glückte dann an der University of Manitoba (Kanada) die erste Pankreastransplantation. Schließlich gelang 1982 der wahrscheinlich berühmteste Erfolg im “genetic engineering”: Auf Basis von Sangers Arbeiten über Struktur und Sequenz von Insulin entwickelte die Pharmafirma Eli Lilly mit Hilfe rekombinanter DNA-Technologie das erste biosynthetische Human-Insulin. Seitdem konnte Human-Insulin in die Massenproduktion gehen und stellt so eine sehr viel reinere und wertvollerer Insulinquelle dar, als die zuvor genutzten tierischen Pankreasextrakte. [HTTP://WWW.DIABETES.CA/SECTION_ABOUT /TIMELINE.ASP, Stand 10/2009]

Auch bis dato sind eine gut eingestellte Insulinmedikation sowie die Pankreas- bzw. Inselzell-Transplantation die einzigen allgemein anerkannten und in größerem Umfang praktizierten Therapiemöglichkeiten bei Diabetes Typ 1, obwohl alternative Therapieformen immer nötiger und lukrativer werden. [LÜDDEKE ET AL., 2002]

3

Prävalenz & Inzidenz

Diabetes wird von der WHO als „Epidemie des neuen Jahrtausends“ bezeichnet und verursacht nach Schätzungen weltweit Kosten von über 280 Mill. US $ pro Jahr [HTTP://WWW.EATLAS.IDF.ORG/COSTS_OF_DIABETES/, Stand 10/2009]. Auch wenn sich das Hauptaugenmerk zum Großteil auf T2D richtet - mit über 246 Mio. Fällen weltweit [WHO, 2008], nach Schätzungen des DDZ 2005 davon allein über 7 Mio. in Deutschland, ist T1D nicht zu unterschätzen.

Abhängig von Land und Studie geht man davon aus, dass ca. 10% der Diabetesfälle zum Typ 1 gerechnet werden können [ZIMMET ET AL., 2001].

Nach Angaben der IDF für Deutschland lag die Inzidenz im Jahr 2003 bei 12,2 Fällen / 100.000 Personen pro Jahr. Und ebenso wie beim Typ 2 ist hier im Zeitverlauf der globalen Inzidenz eine Steigerung von aktuell 3% zu erkennen. Schätzungen prognostizieren somit, dass die T1D-Inzidenz 2010 um 40% höher sein wird als 1998 [GILLESPIE, 2006]. Beobachtungsstudien in Deutschland ergaben für die Altersgruppe bis 14 Jahre ähnliche Werte, nämlich einen mittleren jährlichen Inzidenz-Anstieg von 3,8 %. Verglichen mit den ersten Jahren der Erfassung entsprach der Anstieg einer Verdoppelung von neuen T1D-Fällen (1987-1989, n = 153; 2000-2003, n = 302), wobei die höchste Steigerung in der jüngsten Altersgruppe (0-4 Jahre) zu finden war. [NEU ET AL., 2001, EHEHALT ET AL., 2008]

Dass die Inzidenz-Angaben weltweit so gut mit denen für Deutschland übereinstimmen, ist durchaus nicht selbstverständlich, da die Zahl der Neuerkrankungen von Land zu Land sehr unterschiedlich sein kann. Vergleicht man die Daten von 1994, findet man Abweichungen von teilweise fast 100%, beispielsweise zwischen China (0,7 / 100.000) oder Venezuela (0,1 / 100.000) und Finnland mit 36,5 Fällen / 100.000 Personen. [KARVONEN ET AL., 2000]

Dies kann auf genetische Unterschiede zwischen den einzelnen Populationen zurückzuführen sein. Weil die Inzidenz in den letzten Jahren aber kontinuierlich angestiegen ist, müssen auch Umwelteinflüsse, wie z.B. Änderungen der traditionellen Ernährungsweisen, zu einem nicht unerheblichen Maße dafür verantwortlich sein, da der Genpool sich so schnell nicht verändern kann.

Damit sind die Zahlen für Typ 1 zwar nicht so dramatisch wie für Typ 2, trotz allem ist der Großteil der Diabetiker unter 14 Jahren noch immer Typ-1-Diabetiker (S. Abb. 1).

Ebenfalls zu berücksichtigen ist, dass viele Therapieansätze, die für Typ 1 gefunden werden auch für Typ 2, insbesondere im fortgeschrittenen Stadium, anwendbar sind. Außerdem sind beide Diabetestypen auf Grund des schlecht regulierten Insulins

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bzw. Blutzuckers mit erheblichen Komplikationen und Folgeerkrankungen assoziiert, so dass eine Therapiemöglichkeit sowohl ethisch als auch monetär lohnend wäre.

Die Nomenklatur und die Einteilung der Diabetesformen in ihre einzelnen Untergruppen wurde 1997 von der „American

Diabetes Association“ (ADA) überholt und weltweit von anderen angesehen Organisationen wie der „Deutschen Diabetes Gesellschaft“ (DDG) übernommen. Die Zuordnung erfolgt auf Grund der angenommen Ursachen [ADA ,1997]:

1. Typ-1-Diabetes mellitus: Zerstörung der Inselzellen des Pankreas führt üblicherweise zu absolutem Insulinmangel

2. Typ-2-Diabetes mellitus: Unterschiedliche Kombinationen von Insulinresistenz, Hyperinsulinismus, relativem Insulinmangel, Sekretionsstörungen 3. Gestationsdiabetes 4. Andere spezifische Diabetes-Typen

Außerdem wird ein Diabetes Typ 1 häufig synonym verwendet mit:

Jugenddiabetes: = juveniler Diabetes mellitus ist die veraltete Bezeichnung für T1D, da dieser v.a. in jungen Jahren auftritt. Dies ist jedoch nicht zwingend (s. LADA) und daher keine adäquate Bezeichnung.

LADA = latent autoimmune diabetes with onset in adults. Diabetesform, die dem Diabetes Typ 1a zugeordnet wird, d.h. bei der Auto-AK nachweisbar sind. Im Gegensatz zu T1D, der sich v.a. bei Kindern und Jugendlichen manifestiert, bezeichnet LADA eine Form, die zu jeder Zeit im Erwachsenenalter auftreten kann.

IDDM: = insulin dependent diabetes mellitus. Klassifizierung nach der notwendigen Therapieform. Problematisch ist hier, dass sie zwar v.a. auf Typ 1 zutrifft - jedoch nicht ausschließlich. Daher ist der Gebrauch des Terminus seit 1997 eigentlich überholt, dennoch ist er noch häufig zu finden.

Der immunvermittelte Diabetes Typ 1a steht auf Grund seiner stärkeren Verbreitung gegenüber Typ 1b, vor allem aber der potentiell immunmodulierenden Eigenschaften von MSC, bei dieser Arbeit klar im Vordergrund. Da aber auch hier die Pathogenese nicht vollständig geklärt ist (s. Kap. 2.3), kann es durchaus bisher unbekannte Überlappungen mit Typ 1b geben. Diese Fälle, die eine T1D-Erkrankung ohne AK-Nachweis darstellen, sind wegen ihrer nebulösen Entstehung schwerlich in die Therapieüberlegungen einzubeziehen und können in Studien am lebenden Objekt durch abweichende Ergebnisse leicht zu Verwirrungen und Fehlschlüssen führen.

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2.2. Krankheitsbild & Diagnose des T1D

Das Krankheitsbild des Diabetes mellitus bezeichnet eine chronische Hyperglykämie, die in Störungen anderer Stoffwechselprozesse, bis hin zu Organschäden, resultiert. [ROCHE LEXIKON MEDIZIN, 2003]

Da die wesentlichen biochemischen Grundlagen, die die Symptomatik dieser Krankheit bestimmen, bei der Lektüre dieser Arbeit als bekannt vorausgesetzt werden, soll sich die Beschreibung in diesem Kapitel auf Kernpunkte beschränken. Durch die idiopathische oder autoimmunbasierte Dezimierung der ß-Zellen des Pankreas (s. Kap. 2.1) steht dem Körper nicht mehr ausreichend Insulin zur Verfügung, um z.B. über die GLUT-Translokation die Zellen mit der im Blut zirkulierenden Glucose zu versorgen.

So kommt es zu Hyperglykämie und ihren vielfältigen nachteiligen Auswirkungen. Hierzu zählen vor allem Gefäßschäden, Begünstigung entzündlicher Prozesse und radikalischer Schädigungen, sowie allgemein das Einschlagen in diesem Maße unphysiologischer Stoffwechselwege wie z.B. Hexosamin-, AGE-, Polyol-, PKC-Weg. Ebenso wie dysregulierte Apoptose, Proteinsynthese, Proliferation und Differenzierung der Körperzellen eine Folge dessen sein können. [BROWNLEE, 2001] Gleichzeitig, bzw. diese Prozesse teilweise unterstützend, leiden die Insulin-abhängigen Gewebe durch den unzureichenden Einstrom an einer Glucoseunterversorgung. Dadurch bleiben Energie bereitstellende Stoffwechselwege wie Gluconeogenese, Glykogenolyse und Lipolyse aktiv und sorgen in der Konsequenz für einen noch weiter erhöhten Blutzuckerspiegel. [SALTIEL ET AL., 2001]

Wenn dieser die Nierenschwelle von ca. 180 mg/dl überschreitet, wird die Resorptionsfähigkeit der Niere derart überfordert, dass neben der Glucosurie eine Polyurie eintritt, deren Folge Polydipsie bzw. Exsikkose und Nährstoffverlust sein können. [BIESALSKI ERNÄHRUNGSMEDIZIN, 2004]

Zusätzlich entstehen durch die stimulierte Lipolyse, in Kombination mit einem Substratmangel im Citratzyklus durch die Glucoseverknappung, vermehrt Ketonkörper, die zu einer Ketoacidose führen können.

Da es sich bei dem Typ-1-Diabetes im Endstadium im Gegensatz zu Typ 2 um einen absoluten Insulinmangel handelt, können die Zustände der Glucosedeprivation in den abhängigen Geweben, wie dem Gehirn, zu dramatischen Konsequenzen wie dem diabetischen Koma bis hin zum Tode führen. [BIESALSKI ERNÄHRUNGSMEDIZIN, 2004] Folgeerkrankungen sind v.a. durch Gefäßveränderungen (Mikro- u. Makroangiopathie) bedingt. Ihre Ausprägung hängt vom Alter bei Erstmanifestation, von der Dauer der Erkrankung, Qualität der Stoffwechseleinstellung und den Begleiterkrankungen ab. An erster Stelle steht die diabetische Retinopathie bis zur Erblindung, weitere Folgen sind die Nephropathie bis hin zur Niereninsuffizienz, die Neuropathie, das diabetische Fußsyndrom und kardiovaskuläre Komplikationen. [ROCHE LEXIKON MEDIZIN, 2003]

Daher darf ein T1D nicht unentdeckt bleiben. Die ersten klinischen Symptome treten jedoch erst auf, wenn bereits bis zu 80% der ß-Zellen zerstört sind [KUKREJA ET AL., 1999] (S. Abb. 2).

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Eine Diagnose kann sich auf mehrere Analysewerte stützen. Grundsätzlich ist hier zu unterscheiden, welche Verfahren zur Diagnose eines Diabetes allgemein und welche zur Diagnose eines T1D taugen.

Zur allgemeinen Diabetes-Diagnose:

Sie erfolgt zum einen auf Grund erhöhter Blutzucker-Werte. Zusätzlich hilfreich ist der HbA1c-Wert, der Aufschluss über das glycosylierte Hämoglobin im Blut und damit den Blutzuckerspiegel in einem Zeitraum von ca. 3 Monaten gibt. Dieser Wert ist umso höher, je höher der Blutzucker in diesem Zeitraum war. Beim Diabetiker liegt der HbA1c-Wert über dem Normalwert von 4,5 - 6,5%. [AVENTIS PATIENTENBROSCHÜRE, 2008 - ONLINE]

Zu den sonstigen Anzeichen für Diabetes, die allein für eine Diabetes-Diagnose jedoch nicht hinreichend sind, zählen z.B. Glucosurie, Ketoacidose, Polydipsie, Gewichtsverlust etc. [ROCHE LEXIKON MEDIZIN, 2003]

Zur speziellen T1D-Diagnose:

Das C-Peptid verbindet im Proinsulin-Molekül die A- mit der B-Kette und wird bei der Umwandlung in aktives Insulin abgespalten. Damit ist es proportional zur Insulinsekretion und hat gleichzeitig den Vorteil, dass seine Halbwertszeit länger ist als die des Insulins. Bei einem Insulinmangeldiabetes wie T1D wäre damit das C-Peptid erniedrigt, während es bei T2D erhöht ist. [ROCHE LEXIKON MEDIZIN, 2003]

Beim Diabetes Typ 1a, jedoch nicht beim idiopathischen Typ 1b, ist der Nachweis von Autoantikörpern eine wichtige Methode. Autoantikörper können in ca. 75% aller T1D Fälle nachgewiesen werden [HUMMEL ET AL., 2004]. Diese werden je nach Zielantigen in verschiedene Autoantikörper differenziert. Die wichtigsten sind v.a. GADA (Glutamatdecarboxylase-AK), IAA (Insulin-Auto-AK) und AK gegen IA-2 (Insulinoma assoziertes AG). Auf diese wird noch genauer in Kapitel 2.3 eingegangen.

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Außerdem hat sich herausgestellt, dass T1D häufig mit bestimmten HLA- bzw. MHC-Typen assoziiert ist, weswegen auch eine HLA-Typisierung einen Weg der Diagnose bzw. Risikobestimmung darstellt, die sogar bereits in utero durchgeführt werden kann. [GIANNOUKAKIS ET AL., 1999]

2.2.1. In vivo-Modelle von T1D

Diabetes bzw. Insulitis kann bei verschiedenen Tierarten induziert werden. Dies setzt entweder bestimmte Mutationen in der entsprechenden Population voraus oder wird durch bestimmte Pharmaka ausgelöst.

Hierzu zählen Alloxan und verschiedene Steroide, v.a. aber STZ (Streptozotocin), das in hohen Dosen direkt Diabetes induziert, während niedrige Dosen eine Art chronischen Diabetes-Verlauf zur Folge haben. Die selektive Wirkung auf ß-Zellen erklärt sich aus der Strukturverwandtschaft mit Glucose, die durch GLUT2, jedoch nicht von anderen GLUT-Varianten, in die ß-Zelle transportiert wird. Dort wird Methylnitrosoharnstoff abgespalten, der für die DNA-schädigenden Wirkungen verantwortlich ist.

Das mit Abstand am weitesten verbreitete Versuchstier zur Untersuchung von T1D ist neben der BB-Ratte die NOD-Maus (Non Obese Diabetic-Maus). Sie wurde erstmals in den 1970er Jahren in Japan beschrieben und hat Mutationen in MHC-Genen (Fehlen von I-E, abnormales I-A ^g7 ), deren Pendants auch bei Menschen mit T1D in einem signifikant erhöhtem Maße verändert sind (s. Kap. 2.3). Sowohl bei Mensch wie Maus tragen aber noch viele andere Genloci zur T1D-Entwicklung beies handelt sich bei T1D also um eine polygene Erkrankung. [W.TB. OF ENDOCRINOLOGY, 2008]

Ähnlich wie beim Menschen zeigt die NOD-Maus im Alter von 3 - 4 Wochen eine Insulitis mit Infiltraton der ß-Zellen, auf die eine Zerstörung derselben folgt [ATKINSON ET AL., 1994]. Auch sie weist vor der Manifestation Auto-AK auf [YU ET AL., 2000]. Als Sonderform der NOD-Maus wird auch die NOD-SCID-Maus (Non Obese Diabetic - Severe Combined Immunodeficiency-Maus) verwendet, die keine T- und B-Lymphozyten besitzt [WONG ET AL., 1996]

T1D konnte in der NOD-Maus bereits auf über 100 verschiedenen Wegen geheilt oder verhindert werden [ROEP ^{ET AL.,} 2004]. Doch wie sich am Beispiel Nicotinamid sehr schön zeigt, sind diese Ergebnisse meist nicht 1:1 auf den Menschen übertragbar (s. ENDIT in Kap. 2.3). Ein weiterer Unterschied zum Menschen ist, dass die Prävalenz bei weiblichen Subjekten sehr viel höher ist als bei männlichen und dass diese Mäuse in einer apathogenen Umgebung gehalten werden müssen. [W.TB. OF ENDOCRINOLOGY, 2008]

Trotzdem stellt das NOD-Mausmodell eines der T1D-Entwicklung beim Menschen ähnlichsten Untersuchungsmodelle dar und wird im weiteren Verlauf dieser Arbeit noch häufig auftauchen.

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