Die Ursachen von neurologischen Komplikationen bei Diabetes sind bis heute nicht vollständig verstanden. Eine neue Studie unter der Leitung von Prof. Dr. Markus Schwaninger, Dr. Julica Inderhees und Riccardo Costalunga vom Institut für experimentelle und klinische Pharmakologie und Toxikologie der Universität zu Lübeck zeigt, dass das Stoffwechselprodukt Dimethylglyoxal (DMG) hierbei eine entscheidende Rolle spielt. Erhöhte DMG-Konzentrationen führen zu oxidativem Stress und kognitiven Beeinträchtigungen. Die Forschungsergebnisse könnten zu neuen Präventions- und Behandlungsansätzen bei Diabetes führen. Die Studie wurde in dem renommierten Fachjournal Nature Communications veröffentlicht.

Neurologische Komplikationen sind eine häufige und schwerwiegende Folge von Diabetes, die aufgrund ihrer komplexen Ursachen schwer zu behandeln sind und zu erheblichen Einschränkungen der Lebensqualität führen. Die Studie behandelt die Entstehung neurologischer Komplikationen bei Diabetes, deren zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht vollständig verstanden sind. Dr. Inderhees, Herr Costalunga und Dr. Sina Rhein haben erstmals das Stoffwechselprodukt Dimethylglyoxal (DMG) als Schlüsselfaktor identifiziert, der besonders im zentralen Nervensystem schädlich wirkt. DMG entsteht durch den Abbau von Pyruvat, einem wichtigen Stoffwechselprodukt, das bei der Energiegewinnung aus dem Zucker Glukose entsteht. Besonders bemerkenswert ist, dass DMG unabhängig von den Blutzuckerspiegeln erhöht ist und dennoch zu neurologischen Schäden führt.

Für ihre Untersuchungen nutzten die Forschenden sowohl Daten von Diabetespatient*innen als auch experimentelle Modelle mit Mäusen und in Zellkultur. Mit der hochmodernen Analysemethode der Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie konnten die Konzentrationen von DMG in verschiedenen Proben in Zusammenarbeit mit der Bioanalytic Core Facility des Center of Brain, Behaviour and Metabolism (CBBM) genau bestimmt werden. Die Ergebnisse zeigten, dass erhöhte DMG-Werte in diabetischen Modellen zu oxidativem Stress in Gehirnzellen führen. Dieser Stress schädigt die Blut-Hirn-Schranke, eine Barriere, die das Gehirn vor schädlichen Substanzen schützt, und kann kognitive Beeinträchtigungen verursachen.

 „Diabetes und die damit einhergehenden Komplikation sind ein großes Problem für betroffene Patientinnen und Patienten. Unsere Studie zeigt, dass gerade im Hinblick auf die neurologischen Auswirkungen noch Forschungsbedarf gegeben ist. Wir freuen uns, mit der erstmaligen Beschreibung von DMG als wichtiges Produkt des Zuckerstoffwechsels einen neuen Ansatz zur Behandlung und Prävention solcher Komplikationen geschaffen zu haben“, erläutert Dr. Inderhees, eine der Erstautorinnen der im Journal Nature Communications publizierten Arbeit.

Die zentrale Aussage der Studie ist, dass DMG eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von neurologischen Komplikationen bei Diabetes spielt. Diese Erkenntnis bietet neue Möglichkeiten zur Prävention und Behandlung, da DMG durch gezielte Maßnahmen wie diätetische Änderungen, Regulierung von Enzymaktivitäten oder medikamentöse Behandlungen reduziert werden kann. Metformin, ein Diabetesmedikament, könnte durch seine Wirkung auf den Pyruvatstoffwechsel helfen, die DMG-Produktion zu verringern. Dies könnte neue Ansätze zur Behandlung von Diabeteskomplikationen eröffnen. 

Originalveröffentlichung:  

Rhein, S., Costalunga, R., Inderhees, J. et al. The reactive pyruvate metabolite dimethylglyoxal mediates neurological consequences of diabetes. Nat Commun 15, 5745 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50089-3

Kontakt:

Prof. Dr. Markus Schwaninger
Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie
Universität zu Lübeck
E-Mail: Markus.schwaninger(at)uni-luebeck(dot)de