Zink schützt vor Diabetes in Mäusen

(06.04.2005) Der Typ 1 Diabetes wird durch eine Autoimmun-Reaktion des körpereigenen Immunsystems hervorgerufen, bei dem die Insulin-produzierenden Beta-Zellen des Pankreas zerstört werden. Die Folge sind Insulinmangel und ansteigende Blutglukosekonzentrationen.

Zur Untersuchung der Pathogenese (Krankheitsentwicklung) des Diabetes macht man sich unter anderem zwei Maustiermodelle zu Nutze: zum einen das NOD-Mausmodell (non obese diabetic). Diese Mäuse entwickeln spontan einen Diabetes. Zum anderen gibt es das sogenannte Streptozotocin-Mausmodell, bei dem es in Mäusen des Inzuchtstammes C57BL/6, nach Behandlung mit der oben genannten Substanz zu einer dem Autoimmunprozess vergleichbaren Diabetes- entwicklung kommt.

Von der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Helga Gleichmann vom Deutschen Diabetes Zentrum in Düsseldorf wurde nun eine wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht, in der der Effekt von Zink auf die spontane Diabetesentwicklung in der NOD Maus untersucht wurde. Die Arbeit beruht auf früheren Ergebnissen der gleichen Arbeitsgruppe, die erstmals einen protektiven Effekt von Zink auf die Diabetesentstehung bei Streptozotocin-behandelten Mäusen zeigen konnten.

In der aktuellen Studie wurde Zink-angereichertes Trinkwasser kontinuierlich sowohl den Eltern als auch den Nachkommen von NOD-Mäusen angeboten. Die Kontrollmäuse erhielten normales Trinkwasser. Es zeigte sich bei den weiblichen NOD-Nachkommen eine signifikante Reduktion der Diabetes-Inzidenz. Im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollmäusen entwickelten signifikant weniger Mäuse einen Diabetes nach Verabreichung von Zink-angereichertem Trinkwasser. Weiterhin wurden Untersuchungen des Pankreasgewebes durchgeführt, um das Auftreten immunologischer Reaktionen in den pankreatischen Inseln (bestehen zu circa 80 Prozent aus Insulin-produzierenden Beta-Zellen) zu analysieren. Dabei fand sich eine signifikante Reduktion der Insulitis: die Infiltration der Pankreas-Inseln mit Immunzellen bei den NOD-Mäusen, die Zink-angereichertes Trinkwasser erhalten hatten, war deutlich geringer, als bei unbehandelten Kontrolltieren.
Die Autoren führten weiterhin Untersuchungen auf molekularer Ebene durch, um den Mechanismus des protektiven Effektes durch Zink auf die Diabetesentwicklung weiter aufzuklären.

Zink und der Transkriptionsfaktor NF-kB

Zink-angereichertes Trinkwasser löste gegensätzliche Effekte auf die Aktivierung des Transkriptionsfaktors „Nuklear factor“ NF-kB in den Pankreas-Inseln der NOD- und der Streptozotocin-behandelten Mäuse aus. In der hier dargestellten Studie zeigte sich, dass Zink-angereichertes Trinkwasser signifikant die Aktivierung des Transkriptionsfaktors in den Inseln der NOD-Mäuse im Vergleich zu den unbehandelten Kontrollmäusen erhöhte. In den Streptozotocin-behandelten Mäusen dagegen reduzierte Zink-angereichertes Trinkwasser die durch Streptozotocin-verursachte Aktivierung der beiden Transkriptionsfaktoren. Jedoch schützte, wie oben erwähnt, die Zink-Behandlung in beiden Mausmodellen vor der Diabetesentwicklung. Die Autoren diskutieren die möglichen Ursachen dieses gegensätzlichen Effektes von Zink auf die NF-kB Aktivierung, jedoch bleibt der Mechanismus und der Zusammenhang mit der gezeigten Diabetesprevention noch zu klären.

Zink und Metallothionein

Bei dem Prozess der Diabetesverhinderung durch Zink-angereichertes Trinkwasser wird die Rolle von Metallothionein diskutiert. Das Protein Metallothionein wird nach Behandlung mit Zink in pankreatischen Inseln verstärkt gebildet und ist in der Lage, hochtoxische reaktive Sauerstoffspezies (ROS) abzufangen. Hochreaktive Sauerstoffmoleküle, oder auch „oxidativer Stress“, können die Zellen und ihre Bausteine angreifen, zerstören und somit als mögliche Vermittler der Diabetesentstehung fungieren. Die Lokalisation von Metallothionein (entweder im Zellcytoplasma oder im Zellkern) scheint hierbei eine bedeutende Rolle zu spielen. Es müssen allerdings noch weitere Untersuchungen folgen, um diese Annahme zu bestätigen.

Die hier dargestellte Studie zeigt erstmals, dass die Verabreichung von Zink-angereichertem Trinkwasser NOD-Mäuse vor der Diabetes-Entwicklung schützt. Diese Studie unterstützt zugleich die protektiven Ergebnisse von Zink vor Diabetes-Entwicklung in früheren Untersuchungen mit anderen Tiermodellen. Weitere Untersuchungen sind allerdings vonnöten, um den Mechanismus des protektiven Effektes von Zink exakt aufzuklären und längerfristig gegebenenfalls den Effekt von Zink bei Personen, die ein erhöhtes Risiko für einen Typ 1 Diabetes haben, zu untersuchen.

Dr. Patricia Schott-Ohly, freie Mitarbeiterin der Deutschen Diabetes-Klinik des Deutschen Diabetes-Zentrums an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Leibniz-Zentrum für Diabetes-Forschung

Quelle: Schott-Ohly P, Lgssiar A, Partke HJ, Hassan M, Friesen N, Gleichmann H Prevention of spontaneous and experimentally induced diabetes in mice with zinc sulphate-enriched drinking water is associated with activation and reduction of NF-kB and AP-1 in islets, respectively. Exp Biol Med (Maywood) 229(11):1177-85, 2004