Miro1-Protein: Aerobes Training senkt den Wert bei Typ-2-Diabetes

In der Erforschung metabolischer Erkrankungen gilt das verminderte Ansprechen der Muskulatur auf Insulin als ein wesentlicher Treiber. Eine in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Untersuchung unter Leitung von John P. Kirwan von der University of Oklahoma und dem dortigen Harold Hamm Diabetes Center, deren experimentelle Arbeiten am Pennington Biomedical Research Center der Louisiana State University durchgeführt wurden, ordnet diesen Prozess nun auf molekularer Ebene ein: Das Protein Miro1 (Mitochondriale Rho-GTPase 1), das an der Außenmembran der Mitochondrien lokalisiert ist, reichert sich im Skelettmuskel von Menschen mit Adipositas und Typ-2-Diabetes an und fungiert dort als direkte Ursache der Insulinresistenz.

Molekularer Mechanismismus und zelluläre Signalwege

Den Ergebnissen zufolge tritt die Akkumulation von Miro1 selektiv bei Typ-2-Diabetes auf und nicht bei Adipositas allein. Höhere Proteinwerte gingen dabei direkt mit einer verringerten Insulinsensitivität einher.

Als Ursache der Anreicherung machten die Wissenschaftler eine gestörte, insulinvermittelte Interaktion zwischen AKT und Miro1 aus; die mitochondriale AKT-Aktivierung über Phospho-AKT Thr308 war bei Personen mit Typ-2-Diabetes nahezu absent.

Dass eine Reduktion des Proteins die Stoffwechsellage stabilisieren kann, belegen Versuche im Tiermodell: Ein muskelspezifischer Knockout bei Mäusen mit rund 70 % weniger Miro1-Protein und einer um über 90 % verringerten Genexpression führte zu sinkenden Werten bei Nüchternglukose, Insulin und HOMA-IR.

Zudem verbesserten sich die Glukosetoleranz und die oxidative Phosphorylierung. Sowohl in Mäusen als auch in Muskelzellkulturen steigerte eine gezielte Miro1-Reduktion die oxidative Kapazität, die Translokation des Glukosetransporters GLUT4 und die Glukoseaufnahme.

Effekte durch körperliches Training

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Neben gentechnischen Ansätzen überprüfte eine randomisierte kontrollierte Studie (NCT02977442) an 24 Patienten mit Adipositas und Typ-2-Diabetes die Auswirkung von Bewegung.

Ein zwölfwöchiges aerobes Trainingsprogramm mit fünf Einheiten pro Woche senkte im Vergleich zur Standardversorgung den Miro1-Spiegel im Muskelgewebe. Zugleich verzeichnete die Trainingsgruppe eine verbesserte Insulinsensitivität, eine gesteigerte GLUT4-Translokation sowie eine erhöhte mitochondriale Energieproduktion.

Globale Krankheitslast und therapeutische Grenzen

Die Erkenntnisse besitzen erhebliche Relevanz für das Verständnis von Stoffwechselstörungen. Laut Kirwan steht die Insulinresistenz der Muskulatur im Zentrum des Typ-2-Diabetes.

Der Skelettmuskel ist im Ruhezustand für rund 85 % der Glukoseverwertung verantwortlich, während mehr als 90 % der Patienten mit Typ-2-Diabetes zugleich von Adipositas betroffen sind. Weltweit leben mehr als 500 Millionen Menschen mit Typ-2-Diabetes (etwa 10,5 %), in den USA sind es über 37 Millionen.

Da die Insulinresistenz der Muskulatur eine zentrale Rolle spielt, rückt auch die Bedeutung einer gezielten Ernährung zur Entlastung des Stoffwechsels in den Fokus. Ein kostenloser PDF-Report zeigt auf, wie man durch die Vermeidung von Blutzuckerspitzen und Entzündungen die eigene Vitalität fördern kann. Gratis-Ratgeber: Entzündungshemmende Ernährung hier anfordern

Daten der International Diabetes Federation (IDF) beziffern die Gesamtzahl betroffener Erwachsener im Alter von 20 bis 79 Jahren weltweit auf etwa 589 Millionen (einer von neun Personen), mit einer Prognose von 853 Millionen bis 2050. Rund 43 % – etwa 252 Millionen Menschen – wissen demnach nichts von ihrer Erkrankung; 81 % der Betroffenen leben in Ländern mit niedrigem oder mittlerem Einkommen, wobei Typ-2-Diabetes über 90 % der Fälle ausmacht.

Das Autorenteam um Erstautorin Elizabeth Heintz und Co-Korrespondenzautor Christopher Axelrod, dessen Arbeit unter anderem von NIDDK, NIA, NCCIH, NHLBI und NIGMS gefördert wurde, stuft Miro1 als potenzielle Zielstruktur für künftige Behandlungsformen ein.

Bislang existiert jedoch kein belegter Miro1-Hemmstoff für den Menschen, und eine klinische Erprobung entsprechender Medikamente steht aus. Ob sich aus den molekularen Mechanismen konkrete Therapien ableiten lassen, müssen erst künftige, größere Humanstudien zeigen.