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Zuckerkrankheit: Bauchspeicheldrüsen-Computer reguliert den Blutzucker

Diabetes
Fortschritte beim Bau einer tragbaren "künstlichen Bauchspeicheldrüse" vermelden Firas El-Khatib von der Boston University und seine Kollegen. Das Gerät soll in Zukunft den Blutzuckerspiegel von Patienten mit Typ-1-Diabetes kontinuierlich messen, einstellen und ihnen damit das Leben erleichtern [1].

Multihormonales Geschehen: Die Regulation des Blutzuckerspiegels | Eine gesunde Bauchspeicheldrüse reguliert den Blutzuckerspiegel mit mehr als nur zwei Hormonen, die alle aus benachbarten Zelltypen stammen: Wenn Beta-Zellen Insulin in die Blutbahn abgeben, wird Glukose vermehrt in Zellen aufgenommen, und die Leber beginnt damit, Glukose zu größeren Speichermolekülen zusammenzusetzen. Außerdem bauen Muskelzellen mehr Glukosetransporter ein, während Glucagon langsamer aus den Inselzellen freigesetzt wird. Das Glucagon – der Gegenspieler von Insulin – stammt aus den Alpha-Zellen: Wird es abgegeben, so kurbelt es den Abbau der Leberspeicher in Zucker wieder an. Somatostatin wird von Delta-Zellen produziert – es verlangsamt die Abgabe von Insulin und Glucagon gleichermaßen. Amylin (auch aus den Beta-Zellen) verlangsamt dagegen die Entleerung des Magens und bremst so das Entstehen von Appetit.
Die geschädigte Bauchspeicheldrüse der Betroffenen produziert nicht angemessen viel der Blutzucker regulierenden Hormone Insulin und Glucagon, weshalb Diabetiker stets ihren Blutzucker überwachen und in geregelten Bahnen halten müssen. Dies könnte ein kleiner Computer übernehmen, der je nach Blutwert Pumpen steuert, die automatisch angemessene Mengen von Insulin oder Glucagon in den Kreislauf abgeben. Einen Prototyp dieses Systems testete El-Khatibs Team an elf Diabetikern über 27 Stunden: erfolgreich, wie die Forscher meinen, da bei sechs der Freiwilligen der Zuckerspiegel stets auf einem mittleren Niveau blieb. Bei den fünf anderen Freiwilligen traten allerdings noch Probleme auf, weil der eingesetzte Insulinersatzstoff von ihrem Organismus langsamer verarbeitet wurde als zunächst gedacht.

Insgesamt könne ein ausgereiftes System entstehen, sobald es weiter miniaturisiert werde: Bislang dient noch ein Notebook als Steuereinheit, theoretisch reiche aber ein Chip aus, um die künstliche Bauchspeicheldrüse zu regeln. Larry Brown and Elazer Edelman vom Massachusetts Institute of Technology teilen die Hoffnung des Teams um El-Khatib: Die Entwicklung sei viel versprechend und aufregend, wenn auch noch nicht ausgereift [2]. Zu beachten sei nicht nur der zeitliche Verzug, der zwischen einer Hormoninjektion, der Messung des mittleren Blutzuckers und seinem Absinken auftreten kann. Zudem reguliert ein gesunder Pankreas die Glukosewerte im Blut koordiniert mit mehreren weiteren Enzymen wie Amylin, Somatostatin und anderen, die den Appetit oder die Glucagonausschüttung beeinflussen. Eine gut funktionierende Kunst-Bauchspeicheldrüse müsse wohl auch diesen Hormonen Rechnung tragen, geben die Forscher zu bedenken – ein intensives Studium der noch unvollständig verstandenen Wege des körpereigenen Hormongeschehens sei unbedingt angebracht. (jo)

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  • Quellen
[1] El-Khatib, F. et al.: A Bihormonal Closed-Loop Artificial Pancreas for Type 1 Diabetes. In: Science Translational Medicine 2(27), 27ra27, 2010.
[2] Brown, L., Edelman, E.: Optimal Control of Blood Glucose: The Diabetic Patient or the Machine? In: Science Translational Medicine 2(27), 27ps18, 2010.<

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