Es ist bereits länger bekannt, dass es bei der Entwicklung des T2DM zu epigenetischen Veränderungen in den pankreatischen Inselzellen kommt. Der genaue Pathomechanismus ist jedoch weiterhin ungeklärt und viele Studien versuchen, neue Erkenntnisse zu liefern. Dies ist einer kürzlich erschienenen translationalen Studie nun gelungen. Ziel der Studie war es, veränderte DNA-Methylierungsmuster zu identifizieren, welche bereits vor der Entwicklung einer schweren Hyperglykämie vorhanden sind.
Vom Mausmodell zum Menschen
Zu diesem Zweck wurden in der Studie zuerst Langerhans-Inselzellen von genetisch identischen, übergewichtigen Mäusen isoliert und epigenetisch analysiert. Das verwendete Mausmodel (New Zealand Obese mice) hat eine Affinität zur Entwicklung von T2DM und wurde mit einer speziellen hochkalorischen Diät gefüttert, um einen prädiabetischen Zustand mit milder Hyperglykämie zu induzieren. Es konnten insgesamt 497 verschieden exprimierte und methylierte Gene identifiziert werden, welche in Verbindung mit Signalwegen für die Insulinsekretion und ECM-Rezeptor-Interaktion stehen. Anschließend wurden die Daten der Mausexperimente zum einen mit Daten aus der EPIC-Potsdam Studie (Blutzellen) und zum anderen mit Daten von T2DM-Patienten und gesunden Kontrollpatienten (pankreatische Inselzellen) verglichen. Durch die Daten der EPIC-Potsdam Studie konnten Baseline-Blutproben von Probanden untersucht werden, welche im Beobachtungszeitraum der Studie einen inzidentellen T2DM entwickelten. Beim Vergleich der Daten aus dem Mausmodell konnten 105 Gene mit einer ähnlichen veränderten Methylierung in den humanen Blutzellen identifiziert werden, welche mit einer späteren Erkrankung an T2DM verbunden werden konnten. Die veränderten Methylierungsmuster der DNA können somit bereits Jahre vor einer tatsächlichen T2DM Erkrankungen auf diese hinweisen. Die epigenetischen Veränderungen konnten in einer zweiten Analyse von pankreatischen Inselzellen von T2DM-Probanden und gesunden Kontrollprobanden größtenteils ebenfalls nachgewiesen werden.
Biomarker der Zukunft
In der Studie zeigte sich beispielsweise AKAP13, ein Gerüstprotein, welches essenziell wichtiger in der Signalkaskade von G-Protein gekoppelten Rezeptoren ist, als das stärkste prädiktive Gen. Es wurden noch weitere vielversprechende Gene (u. a. TENM2, CTDSPL, PTPRN2 und PTPRS) identifiziert, welche in folgenden Studien weiter analysiert werden sollten. Insgesamt zeigten sich v. a. Gene, welche aus bisherigen epigenetischen Studien zu dem Thema noch nicht bekannt waren. Die Ergebnisse der Studie machen deutlich, dass epigenetische Biomarker zur Primärprävention in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen können.