Transplantation bei Diabetes vom Typ-1

Gründe für einen schwer einzustellenden diabetischen Stoffwechsel können unter anderem sein:

• Eine lange Diabetesdauer.
• Häufig sehr niedriger Insulinbedarf.
• Starke Schwankungen der Insulinwirkung und der Zuckerrückresorption aus dem Darm.
• Diabetesbedingte Schädigung des vegetativen Nervensystems (autonome Neuropathie). Diese kann verschiedene Organe betreffen, beispielsweise Magen oder Darm, oder auch mit einer gestörten hormonellen Gegenregulation bei absinkendem Blutzucker einhergehen. Unterzuckerungen werden dann schlechter wahrgenommen (Hypoglykämie-Wahrnehmungsstörung).

Für Patientinnen und Patienten mit Diabetes vom Typ-1, welche mit der herkömmlichen Insulintherapie keine ausreichende Stoffwechselkontrolle erreichen, stellt sich die dringende Frage nach alternativen Behandlungsmöglichkeiten.

• Betazellersatztherapie als alternative Behandlungsoption
• Erfolge der Inselzelltransplantation
• Bioreaktoren und tierische Inselzellen: Alternative Transplantationsoptionen

Ein interessanter Ansatz für alternative Behandlungsmöglichkeiten bei Diabetes vom Typ-1 ist, die in der Bauchspeicheldrüse durch die Autoimmunerkrankung Typ-1-Diabetes verloren gegangenen insulinproduzierenden Betazellen zu ersetzen. Die Ziele sind dabei:

• Eine körpereigene Insulinausschüttung wiederherzustellen, die wie im gesunden Körper durch die Höhe des Blutzuckerspiegels reguliert wird.  
• Die Vermeidung von akuten Notfallsituationen durch Unterzuckerung (Hypoglykämie) oder Überzuckerung (Hyperglykämie).
• Die Verbesserung der Lebensqualität.
• Die Vermeidung von Diabetes-bedingten Spätfolgen.

Zwei Methoden der Betazell-Ersatztherapie stehen heute zur Verfügung:

• Die Organtransplantation der kompletten Bauchspeicheldrüse (Pankreas) eines Spenders oder
• die Inselzelltransplantation.

Für eine Inselzelltransplantation werden zunächst aus einer Spender-Bauchspeicheldrüse die Langerhans’schen Zellen gewonnen. Das sind die Zellbereiche, in welchen die insulinproduzierenden Betazellen angesiedelt sind. Dieses Gewebe wird im Labor aufbereitet und über einen Katheter in die Pfortader der Leber des Patienten eingeschwemmt. Dort siedeln sie sich als eine Art Mini-Organ an und beginnen mit der Insulinproduktion.

Die Voraussetzungen, die die Patienten mitbringen müssen, um für die eine oder die andere Methode geeignet zu sein, sind ähnlich. Spätkomplikationen können bei beiden Methoden immer erfolgreicher vermieden werden. Die Therapieformen unterscheiden sich jedoch erheblich in Bezug auf die Größe des erforderlichen operativen Eingriffs und damit verbundene Risiken: 

• Die Transplantation einer Bauchspeicheldrüse ist ein relativ großer chirurgischer Eingriff, der wie alle Operationen gewisse Risiken (z.B. Blutungen, Infektionen, Nachwirkungen der Narkose u.a.) mit sich bringt. Häufig werden auch im weiteren Verlauf zusätzliche Operationen notwendig. Für diese Transplantation besteht eine Altersbeschränkung (ca. 50 Jahre). Eine sehr kritische Einschätzung von Begleit-und Folgeerkrankungen ist entscheidend.
• Die Inselzelltransplantation dagegen ist ein wenig invasives Verfahren und die Komplikationsrate des Eingriffs ist sehr gering. Die Inselzellen werden entweder über einen minimalen Bauchschnitt (Mini-Laparotomie) in die Pfortader der Leber eingebracht, oder durch eine gezielte Leber-Punktion (ein ultraschallgesteuerter kleiner Einstich in das Organ). Für diese Form der Transplantation besteht daher keine grundsätzliche Altersbeschränkung. Begleiterkrankungen sind weniger kritisch zu bewerten.

In Ländern wie Deutschland jedoch, wo Spenderorgane Mangelware sind und der Zugang zu Spender-Bauchspeicheldrüsen für Inselzelltransplantation eingeschränkt ist, kann dieses Verfahren der Mehrfach-Transplantation nicht umgesetzt werden. Anstelle einer kompletten Insulinunabhängigkeit, sind die Therapieziele einer Inselzelltransplantation in Deutschland daher von vorne herein eher

• eine Insulinsekretion, die soweit ausreicht, um den Blutzuckerspiegel zu stabilisieren, sowie
• die Vermeidung von Unterzuckerungen (Hypoglykämien).

Diese Therapieziele sind mit einer einmaligen Transplantation meist erreichbar und die entsprechend behandelten Patienten profitieren sehr gut. Aus Patientensicht überwiegen die Vorteile der Behandlung, auch wenn Insulin weiterhin von außen zugeführt werden muss.

Weltweit steht die Suche nach alternativen Quellen für die Betazellersatztherapie im Fokus der Diabetesforschung. An Bedeutung gewonnen haben dabei  

• die Stammzellforschung sowie  
• die Xenotransplantation (xeno- = fremd, gr.) also die Verwendung tierischer Spenderzellen.

Neben zahlreichen Arbeitsgruppen weltweit, arbeitet ein Forscherteam der Universität Dresden an einem System zur sogenannten Makroverkapselung von Inselzellen. Das Transplantat wird dabei in einen „Container“ integriert. Die Herausforderung liegt darin, einen ausreichenden Einstrom von Sauerstoff und Nährstoffen sowie einen ungehinderten Ausstrom der Hormone Insulin und Glukagon zu gewährleisten. Außerdem gilt es, eine sichere Barriere gegenüber dem Immunsystem aufrechtzuerhalten, um Abstoßungsreaktionen zu vermeiden.

Der „Charme“ dieser Systeme liegt in der verhältnismäßig einfachen Implantationstechnik. Zwei Schichten Inselzellen, eingebettet in Alginat, werden verkapselt in ein Kunststoffgehäuse.

Außerdem enthält der Container einen zentralen Sauerstofftank, der von außen befüllt werden kann und dadurch eine optimale Sauerstoffversorgung der Inselzellen gewährleistet. Die Kapsel ist von Membranen umgeben, die einerseits den Stoffaustausch von Glukose und Insulin ermöglichen, andererseits aber Komponenten des Immunsystems vom Transplantat abschirmen. Die momentane Version dieses Behältnisses ist knapp sieben Zentimeter im Durchmesser und 18 Millimeter dick und wird unter der Bauchhaut von außen auf das Bauchfell platziert, ohne die Bauchhöhle zu eröffnen.

Die zuletzt publizierten Daten der Arbeitsgruppe um PD Dr. Ludwig beschreiben die Erprobung von verkapselten Schweine-Inselzellen im Modellversuch. Sowohl die Sicherheit als auch die Wirksamkeit des Systems wurden sehr positiv bewertet. Damit ist die Grundlage gegeben für eine erste klinische Prüfung des Konzepts am Menschen.