Bevölkerungsstudien für die Diabetesforschung

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Mit Hilfe großer Bevölkerungsstudien und statistischer Methoden untersucht die Epidemiologie, welchen Einfluss genetische und molekulare Marker sowie Umwelt- und Lebensstilfaktoren auf die Entstehung, den Verlauf und die Folgen von Krankheiten haben. Zwei Beispiele für groß angelegte Bevölkerungsstudien, die auch das Krankheitsbild Diabetes in den Blick nehmen, sind die KORA-Studie (Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg) des Helmholtz Zentrums München und die EPIC-Studie (European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition) des Deutschen Instituts für Ernährung in Potsdam.

IN KÜRZE

Die Epidemiologie befasst sich mit der Verbreitung sowie den Ursachen von Krankheiten wie Diabetes in verschiedenen Bevölkerungsgruppen.

Ziele von Bevölkerungsstudien zu Diabetes

Basierend auf ihren Studienergebnissen wollen die Forscher die Verbreitung des Diabetes in der Bevölkerung abschätzen sowie Prognosen über den individuellen Verlauf der Erkrankung bei Patienten geben. Genaue Daten über Häufigkeit und Verbreitung des Diabetes liefern wichtige Erkenntnisse für Planungen im Gesundheitswesen. Darüber hinaus ist es das Ziel epidemiologischer Forschung, zuverlässige Aussagen über Entstehung bzw. Risikofaktoren machen zu können.

Angesichts der übermäßigen Zunahme von Diabetes will die epidemiologische Forschung außerdem den natürlichen Verlauf der Erkrankung aufklären und Gene und Umweltfaktoren identifizieren, die die Entstehung des Diabetes sowohl positiv als auch negativ beeinflussen. Für die Entwicklung von vorbeugenden Maßnahmen ist die Beantwortung dieser Fragen von entscheidender Bedeutung.

Außerdem suchen die Wissenschaftler nach Markern für die frühe Diagnose des Typ-1-Diabetes und entwickeln Behandlungsstrategien sowie Modelle zur Vorhersage des Typ-1-Diabetes (mittels Gen- und Antikörperdiagnostik), um die jeweilige „Zielgruppe“ für Therapien zu finden.

Dabei werden vorbeugende Studien momentan schon in den verschiedenen Phasen der Krankheitsentwicklung durchgeführt, um die Entstehung von Inselautoimmunität zu verhindern, das Fortschreiten des Diabetes zu unterbinden und die Betazellfunktion wiederherzustellen.

GUT ZU WISSEN

In modernen Zentren untersuchen Wissenschaftler tausende von Proben aus Bevölkerungsstudien um mögliche Ursachen für Diabetes zu identifizieren.

Instrumente epidemiologischer Forschung

Um die Bedeutung von Umweltfaktoren und genetischen Faktoren auf die Entwicklung von Diabetes zu untersuchen sowie Marker für die Früherkennung von Diabetes zu finden, nutzen Forscher für die  Auswertung ihrer Bevölkerungsstudien moderne Methoden der klinischen Diagnostik, Genomik, Metabolomik, Mikrobiom-Analyse, Genexpressionsanalysen und Nutrigenomik. Diese Techniken wenden die Wissenschaftler auf die verschiedenen Verlaufsbeobachtungsstudien an.

Metabolomik untersucht das Stoffwechselprofil (= Metabolom) eines Menschen. Dieses Profil passt sich den jeweiligen Lebensumständen an. Es gibt darüber Auskunft, welche Stoffwechselwege zu einem bestimmten Zeitpunkt und unter bestimmten Bedingungen aktiv sind. Dafür bedarf es großer Analyseplattformen wie etwa dem Genomanalysezentrum am Helmholtz Zentrum München.

Auch die Kombination von Genetik und Metabolomik liefert Erkenntnisse über Ursachen und Verlauf bestimmter Krankheiten. So können neue therapeutische Ansätze und Medikamente entwickelt, aber auch Marker für die Früherkennung von Typ-1-Diabetes gefunden werden.

Das Mikrobiom umfasst alle Mikroorganismen im Darm und spielt eine wichtige Rolle für die Verdauung und die Immunabwehr. Denn im Darm liegt ein Großteil des menschlichen Immunsystems. Forscher aus den USA haben gezeigt, dass Personen mit Typ-1-Diabetes sowie Kinder mit Inselautoimmunität ein verändertes Mikrobiom haben. Verschiedene Verlaufsbeobachtungsstudien untersuchen, welchen Einfluss das Mikrobiom auf die Entstehung von Inselautoimmunität und Typ-1-Diabetes hat.

Ausgewählte Bevölkerungsstudien zu Diabetes

Menschen auf einem Fußgängerüberweg
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Die Nationale Kohorte
Im Fokus der größten deutschen Bevölkerungsstudie, der Nationalen Kohorte (NAKO), stehen Volkskrankheiten, darunter auch Typ-2-Diabetes. Als Langzeit-Studie mit einer vorgesehenen Dauer von 20 bis 30 Jahren wird die Nationale Kohorte von einem Netzwerk deutscher Forschungseinrichtungen aus der Helmholtz Gemeinschaft, den Universitäten und der Leibniz-Gemeinschaft durchgeführt. Die zentralen Fragen, denen die NAKO nachgeht, lauten: Wer wird warum krank oder bleibt warum gesund und welche Faktoren spielen dabei eine Rolle – die Umwelt oder die Gene, das soziale Umfeld, der Arbeitsplatz oder die Ernährung? Dazu sollen deutschlandweit an insgesamt 18 Studienzentren 200.000 zufällig ausgewählte Bürgerinnen und Bürger im Alter von 20-69 Jahren umfassend medizinisch untersucht und nach ihren Lebensgewohnheiten befragt werden.
Die NAKO ging 2013 an den Start, bis 2018 sollen alle Teilnehmenden eine Basisuntersuchung erhalten, bis 2022 eine Folgeuntersuchung mit demselben Untersuchungsprogramm. Alle zwei bis drei Jahre werden zusätzlich Fragebögen verschickt.

Weitere Bevölkerungsstudien zu Typ-2-Diabetes: KORA und EPIC, LISA und GINI
Mehrere Zentren widmen sich der epidemiologischen Forschung im Zusammenhang mit Diabetes. Forscher des Helmholtz Zentrums München etwa nutzen Daten einer großen Bevölkerungsstudie, der KORA-Studie, wie auch die Daten und Proben zweier Bevölkerungsstudien mit Kindern, LISA und GINI, um die Bedeutung von Lebensstil- und Umweltfaktoren, genetischer Veranlagung und Stoffwechsel (molekulare Marker) für Typ-2-Diabetes und Adipositas zu untersuchen. Hierfür setzen sie moderne Methoden der klinischen Diagnostik, Genomik, Proteomik und Metabolomik ein. Darüber hinaus untersucht die Epigenomik, wie innere und äußere Umwelteinflüsse das Genom steuern können. Epigenetische Forschungsergebnisse liefern Hinweise auf Entwicklungsvorgänge in Zellen und Organen und geben Aufschluss über Krankheitsursachen.

Wissenschaftler des Deutschen Diabetes Zentrums in Düsseldorf befassen sich in ihren Bevölkerungsstudien ebenfalls mit den Risikofaktoren des Diabetes. In Hinblick auf Typ-2-Diabetes geht es auch darum, Häufigkeit und Anzahl der Neuerkrankungen von Typ-2-Diabetes, Prädiabetes und Metabolischem Syndrom in der älteren Bevölkerung zu erfassen. Die Dunkelziffer ist relativ hoch. Für eine derartige Vorgehensweise ist eine repräsentative Bevölkerungsstichprobe notwendig.


Risikomarker für Typ-2-Diabetes, Herzinfarkt und Schlaganfall

Die EPIC-Potsdam-Studie am Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) in Potsdam hat zum Ziel, den Einfluss der Ernährung auf die Entstehung von chronischen Krankheiten wie Typ-2-Diabetes zu erforschen. Wissenschaftler haben im Rahmen der EPIC-Studie beispielsweise festgestellt, dass bei vorliegender Fettleber das Protein Fetuin-A unabhängig vom vorhandenen Bauchfett in hohen Konzentrationen im Blut zirkuliert. Fetuin-A hemmt die Wirkung des Insulins und trägt zu einer Insulinresistenz bei. Außerdem erhöht es den Tumornekrosefaktor alpha (TNF alpha), der eine entzündungsfördernde Wirkung auch auf die Blutgefäße hat.

Personen mit hohen Fetuin-A-Werten haben ersten Studien zufolge ein etwa drei- bis vierfach erhöhtes Risiko, als Folgeerkrankung von Diabetes einen Schlaganfall oder Herzinfarkt zu erleiden. Wenn weitere Untersuchungen die Bedeutung des Fetuin-A bestätigen, ließe es sich bei Diabetikern als Risikomarker in Vorsorgeuntersuchungen einbauen.

Studien mit Kindern und Jugendlichen
Daten der KIGGS-Studie des Robert Koch-Instituts zeigen, dass bereits 15 Prozent der 3- bis 17jährigen Kinder und Jugendlichen übergewichtig sind, bei 6,3 Prozent dieser Altersklasse liegt bereits eine Adipositas vor. Immer häufiger entwickeln schon Kinder Typ-2-Diabetes oder Mischformen aus Typ-1- und Typ-2-Diabetes. Die exakte Diagnosestellung wird dadurch erschwert. Da Typ-1- und Typ-2-Diabetes unterschiedlich therapiert werden, kann nur durch eine eindeutige Diagnosestellung eine optimale Therapie durchgeführt und Folgeerkrankungen des Diabetes verzögert beziehungsweise verhindert werden.

DiMelli-Studie -  Ein Diabetesregister in Bayern
Zur Untersuchung räumlicher und zeitlicher Verteilungsmuster bei Typ-1-Diabetes bedient sich die epidemiologische Forschung eines seit Anfang der 1990er-Jahre bestehenden populationsbasierten Diabetes-Inzidenzregisters als Teil des europaweiten Kooperationsprojektes EURODIAB ACE bzw. des weltweiten DIAMOND-Projektes. Für Deutschland gibt es kein einheitliches Typ-1-Diabetesregister, jedoch gibt es landesweite Register wie DiMelli in Bayern.

Das bayernweite Diabetesregister DiMelli erfasst Patienten aus Bayern, die jünger als 20 Jahre und seit weniger als sechs Monaten an Diabetes erkrankt sind. Behandelnde Ärzte füllen mit den Patienten einen strukturierten Fragebogen aus, in dem demographische und Diabetes-relevante Informationen erfasst werden. Daneben wird den Patienten einmalig Blut abgenommen. Im Blut werden Diabetes-assoziierte Autoantikörper, die auf einen Typ-1-Diabetes hinweisen, untersucht. Außerdem erfolgt die Bestimmung von Immunmarkern, die auf eine Glutenunverträglichkeit (Zöliakie) oder Schilddrüsenerkrankung hinweisen, da diese beiden Erkrankungen oft mit Typ-1-Diabetes einhergehen. Eine frühe Diagnose ist wichtig, um eine Schilddrüsenunterfunktion zu behandeln oder bei der Zöliakie eine glutenfreie Ernährung rechtzeitig einzuleiten. Außerdem werden Fettstoffwechselparameter, der HbA1c-Wert („Blutzuckergedächtniswert“) und c-Peptid-/Insulinspiegel untersucht, die Aufschluss über die verbleibende eigene Betazell- und somit Insulinreserve des Patienten geben. Daneben erfolgt noch eine Analyse von Typ-1- und Typ-2-spezifischen Genen.

Unterstützt wird die Studie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Deutschen Zentrum für Diabetesforschung (DZD).

Erste Ergebnisse zu Diabetes bei Kindern und Jugendlichen in Bayern
Jährlich werden etwa 200 bis 250 Patienten in die DiMelli-Studie eingeschlossen. Eine Auswertung des ersten Studienjahrs zeigte bei 84 Prozent der Patienten mehrere Typ-1-Diabetes assoziierte Autoantikörper, so dass der Typ-1-Diabetes die häufigste Diabeteserkrankung in dieser Altersklasse ist. Bei vier Prozent fehlten diese Autoantikörper, vereinbar mit der Diagnose eines Typ-2-Diabetes oder MODY-Diabetes (Maturity onset oft he young). Bei 12 Prozent wurden keine Autoantikörper nachgewiesen, so dass der Verdacht auf eine intermediäre Form nahe liegt.

Die Verteilung in den unterschiedlichen Altersklassen zeigt, dass Typ-1-Diabetes mit zunehmendem Alter anteilig abnimmt und andere Formen entsprechend zunehmen. Dies ist sicherlich mit der zunehmenden Adipositas ab der Pubertät erklärbar. 
Die c-Peptidwerte waren bei Kleinkindern deutlich niedriger als bei Jugendlichen. Dies spricht dafür, dass bei Kleinkindern meist ein absoluter Insulinmangel vorliegt, während bei älteren Kindern/Jugendlichen oft zusätzlich eine Insulinresistenz besteht.

Die ersten Studienergebnisse zeigen, dass die DiMelli-Studie eine intensive Charakterisierung der Diabeteserkrankungen im Kindes- und Jugendalter ermöglicht. Dies soll helfen, den Beitrag von genetischen Faktoren und Umweltfaktoren zu dieser Erkrankung besser einzuschätzen.

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Studien zu Typ-1-Diabetes: BABYDIAB, TEDDY und TEENDIAB
BABYDIAB ist die weltweit erste Verlaufsstudie, die seit 1989 mehr als 1650 Kinder von Eltern mit Typ-1-Diabetes deutschlandweit von Geburt an über inzwischen 26 Jahre beobachtet.

Durch die BABYDIAB-Studie konnten grundlegende Erkenntnisse in der Entstehung von Inselautoimmunität und Typ-1-Diabetes gewonnen werden. Die Befunde weisen darauf hin, dass neben genetischen Faktoren vor allem Umweltfaktoren, die in den ersten Lebensjahren auf die Kinder einwirken, mögliche Auslöser des Autoimmunprozesses sein könnten.

Aufbauend auf diesen Ergebnissen starteten verschiedene neue Studien: So zum Beispiel die internationale TEDDY-Studie (The Environmental Determinants of Diabetes in the Young). Sie untersucht den Einfluss von Umweltfaktoren in der frühen Kindheit wie Ernährung und Kinderkrankheiten sowie genetische Faktoren auf die Entstehung von Inselautoimmunität und Typ-1-Diabetes. Über 8000 Kinder werden im Rahmen von TEDDY bis zum 15. Lebensjahr nachuntersucht.

Jedoch sind in der Gruppe der Patienten mit Erstmanifestation während der Pubertät die Zahlen ebenfalls stark ansteigend. Über diesen Alterszeitraum gibt es weltweit noch sehr wenige Daten. Aus diesem Grund wurde die TEENDIAB-Studie ins Leben gerufen. In die TEENDIAB-Studie werden 1500 Kinder zwischen sechs und einschließlich zehn Jahren aufgenommen, bei denen bereits ein Familienmitglied (Mutter, Vater oder Geschwisterkind) an Typ-1-Diabetes erkrankt ist.

Am 1. Januar 2015 startete die Fr1da-Studie in Bayern: „Typ-1-Diabetes früh erkennen – früh gut behandeln“. Im Rahmen dieses deutschlandweit einmaligen Pilotprojektes wird allen Kindern in Bayern im Alter zwischen zwei und fünf Jahren die kostenlose Teilnahme an einer Untersuchung zur Früherkennung des Typ-1-Diabetes angeboten. Ziel dieser Studie ist es, Typ-1-Diabetes bereits in einem präklinischen Frühstadium zu diagnostizieren und betroffene Kinder und Familien in einem Schulungs- und Vorsorgeprogramm zu betreuen, damit zum Zeitpunkt der klinischen Manifestation der Erkrankung frühzeitig eine optimale Behandlung erfolgt und schwerwiegende Stoffwechselentgleisungen verhindert werden.

 

Gut zu wissen

Die Zahl der Menschen, die ihre Diabetesdiagnose in der Pubertät erhalten, steigt stark an.

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Quellen:

              Letzte Aktualisierung:

              14.09.2015

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