Forscher haben erstmals den genetischen Mechanismus entdeckt, durch den Zink vor Typ-2-Diabetes und der damit verbundenen Fettlebererkrankung schützt. Diese Erkenntnisse erweitern unser Verständnis des Stoffwechsels und öffnen die Tür für die Entwicklung neuer Diabetes-Behandlungen. Zink unterstützt die Immunfunktion, das Zellwachstum und die Zellteilung, die DNA-Synthese und den Stoffwechsel. Angesichts der Bedeutung von Zink hat unser Körper Mechanismen entwickelt, um den Zinkspiegel aufrechtzuerhalten. Ein solcher Mechanismus betrifft das Gen „Solute Transport Family 39 Member 5“ (SLC39A5), das ein Protein kodiert, das zur Familie der Zinktransporter gehört und Zink in Zellen transportiert.
Frühere Studien haben einen Zusammenhang zwischen Zink und Verbesserungen des Blutzuckerspiegels bei Diabetikern festgestellt, aber „wie“ die Verbesserung herbeigeführt wurde, war nicht ganz klar, was die Forscher dazu veranlasste, mit SLC39A5 zu beginnen, um die Mechanismen dahinter zu erforschen.
„Wir wissen, dass eine erhöhte Zinkaufnahme die Blutzuckerkontrolle bei Menschen mit Prädiabetes oder Typ-2-Diabetes verbessert und dass Menschen mit Mutationen in wichtigen Zinktransportern auch ein geringeres Risiko haben, an Diabetes zu erkranken“, sagte Shek Man Chim, Erstautor der Studie. „Die Mechanismen, durch die Zink den systemischen Blutzuckerspiegel und das Diabetesrisiko beeinflusst, bleiben jedoch unklar.“
Die Forscher führten eine Metaanalyse von vier Studien aus Europa und den Vereinigten Staaten durch, die SLC39A5-Funktionsverlustmutationen bei mehr als 62.000 Menschen mit Diabetes und mehr als 518.000 gesunden Kontrollpersonen untersuchten. Die Ergebnisse bestätigten, dass erhöhte zirkulierende Zinkspiegel bei SLC39A5-Mutationsträgern mit einem verringerten Diabetesrisiko verbunden waren.
Nachdem die Forscher diesen Zusammenhang identifiziert hatten, schalteten sie das SLC39A5-Gen bei Mäusen aus, so dass ihnen der Zinktransporter fehlte. Sie fanden heraus, dass die Mäuse im Vergleich zu den Kontrolltieren einen erhöhten Zinkspiegel im Blut hatten, und zwar um etwa 280 % bei weiblichen Mäusen und 227 % bei männlichen Mäusen. Auch im Gewebe, insbesondere in Leber, Knochen, Nieren und Gehirn, war der Zinkspiegel deutlich erhöht, in der Bauchspeicheldrüse jedoch niedriger. Erhöhte Zinkspiegel wirkten sich bei Mäusen nicht negativ auf die Leber- und Nierenfunktion aus.
Nachdem sie bei den Knockout-Mäusen Fettleibigkeit hervorgerufen hatten, stellten die Forscher fest, dass die Mäuse im Vergleich zu Kontrollmäusen, denen die gleiche Diät verabreicht wurde, einen deutlich niedrigeren Nüchternblutzucker hatten. Der Verlust von SLC39A5 führte auch zu einer Verringerung der Insulinresistenz, einem Kennzeichen von Diabetes, bei dem das Gewebe nicht auf Insulinsignale reagiert, die den Zellen die Aufnahme von Glukose ermöglichen sollen.
Da Diabetes häufig gleichzeitig mit einer nichtalkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD) auftritt, untersuchten die Forscher, ob das Ausschalten von SLC39A5 auch der Leber zugute kommen würde. Sie fanden heraus, dass es stimmte: Mäuse ohne das SLC39A5-Gen hatten weniger Fettansammlungen in ihren Lebern und weniger Marker für Leberschäden im Blut. Bei fettleibigen Mäusen ohne SLC39A5 beobachteten die Forscher im Vergleich zu Kontrollen eine geringere Fettansammlung in der Leber und eine höhere Insulinsensitivität.
Eine nichtalkoholische Fettlebererkrankung kann sich zu einer fortgeschrittenen Form namens nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) entwickeln, die eine Leberentzündung und Gewebevernarbung (Fibrose) verursacht. Die Forscher fanden heraus, dass die Entfernung von SLC39A5 bei fettleibigen Mäusen die Marker für Leberschäden und den Nüchternblutzucker reduzierte und Entzündungen und Fibrose verbesserte.
„Unsere Studie liefert den ersten genetischen Beweis dafür, dass Zink vor Hyperglykämie schützt, und deckt die mechanistische Grundlage dieses Effekts auf“, sagte der korrespondierende Autor Harikiran Nistala. „Unsere Beobachtungen legen nahe, dass die Blockierung von SLC39A5 ein potenzieller Weg zur Behandlung von Typ-2-Diabetes und anderen Indikationen sein könnte, bei denen eine Zinkergänzung einfach unzureichend ist.“
Die Forschungsarbeit wurde in der Zeitschrift Genetics and Genomics veröffentlicht.