Miro1 bei Typ-2-Diabetes: Protein könnte neue Therapieansätze eröffnen

Ein Forschungsteam um Dr. John P. Kirwan vom OU Health Harold Hamm Diabetes Center an der Universität Oklahoma, zuvor am Pennington Biomedical Research Center tätig, hat das Protein Miro1 als zentralen Faktor bei der Entstehung von Skelettmuskel-Insulinresistenz identifiziert.

Die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Untersuchung weist darauf hin, dass das Protein auf der Außenmembran der Mitochondrien einen neuen Angriffspunkt für zukünftige Therapien gegen Typ-2-Diabetes darstellen könnte.

Molekulare Blockade im Skelettmuskel

Typ-2-Diabetes betrifft weltweit mehr als 500 Mio. Menschen, was einem Anteil von rund 10,5% entspricht, sowie mehr als 37 Mio. Menschen in den USA. Der Skelettmuskel ist dabei für rund 85% der Glukoseverwertung in Ruhe verantwortlich.

Studienleiter John Kirwan stuft die Insulinresistenz der Muskulatur als Schlüsselmechanismus der Erkrankung ein. Die Ergebnisse seiner Arbeitsgruppe stützen sich auf jahrelange Zellkultur-Experimente und Patientenbeobachtungen.

Den Daten des Pennington Biomedical Research Center zufolge akkumuliert das Protein Mitochondrial Rho GTPase 1 (Miro1) im Skelettmuskel von Personen mit Adipositas und Typ-2-Diabetes sowie in entsprechenden Mausmodellen.

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Ursächlich dafür sei eine unzureichende insulinvermittelte Wechselwirkung zwischen AKT und Miro1. Ein Überschuss an Glukose verlangsamt den intrazellulären Transport jener AKT-Proteine, die regulär dafür sorgen, Miro1 aus der Mitochondrienmembran zu entfernen.

In einer Querschnittskohorte mit zwölf Teilnehmenden pro Gruppe verglich das Forschungsteam Personen mit gesundem Gewicht (BMI 18–25), Adipositas ohne Typ-2-Diabetes (BMI 25–50) sowie Adipositas mit Typ-2-Diabetes (BMI 25–50). Dabei zeigte sich ein Anstieg von Miro1 ausschließlich bei den Probanden mit manifester Diabeteserkrankung.

Effekte von Genausschaltung und Bewegungstraining

In präklinischen Versuchen am Pennington Biomedical Research Center führte eine muskelspezifische Deletion von Miro1 in Mäusen sowie in Zellmodellen zu einer verbesserten oxidativen Kapazität und einer gesteigerten Insulinsensitivität. Die Deletion des Miro1-Gens bei Mäusen erhöhte zudem die Widerstandskraft gegen eine Insulinunempfindlichkeit.

Darüber hinaus untersuchte das Team die Effekte von körperlicher Aktivität im Rahmen einer randomisierten kontrollierten Studie mit 24 Personen. Eine Gruppe absolvierte über einen Zeitraum von 12 Wochen ein aerobes Training, während die Kontrollgruppe eine Standardversorgung erhielt.

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Bei den Probanden der Trainingsgruppe stellten die Forschenden niedrigere Miro1-Spiegel fest, begleitet von einer verbesserten Insulinsensitivität und einer gesteigerten Energieproduktion der Muskulatur.

Weiterer Forschungsbedarf vor klinischer Anwendung

An der wissenschaftlichen Arbeit waren Erstautorin Elizabeth Heintz und Co-Korrespondenzautor Christopher Axelrod beteiligt. Unterstützt wurde das Projekt durch Förderungen verschiedener Institute der US-Gesundheitsbehörden, darunter NIDDK, NIA, NCCIH, NHLBI und NIGMS.

Das Pennington Biomedical Research Center weist darauf hin, dass zusätzliche Forschungsarbeiten erforderlich sind, um Miro1 als gesichertes Therapieziel zu etablieren. Mögliche Wirkstoffe, die gezielt an Miro1 ansetzen, bedürfen weiterer Überprüfungen in präklinischen und klinischen Studien, bevor ein therapeutischer Einsatz in Betracht gezogen werden kann.