Postdoc-Porträt: Hannah Waterman erforscht die Kommunikation der Inselzellen

Hannah Waterman ist Postdoktorandin an der Duke-Universität. Ihre Forschung konzentriert sich darauf, zu verstehen, wie die Kommunikation zwischen Pankreas-Alfa- und Beta-Zellen die Insulinfreisetzung reguliert. In diesem Postdoc-Portrait spricht sie über die Bedeutung ihrer Arbeiten und die Hoffnung, dass ihre Forschung zur Verbesserung der Diabetes-Therapien beitragen wird.

Tipp 2: Auflösung der Kommunikation zwischen Pankreas-Inselzellen beim Diabetes

S | Welches wissenschaftliche Problem versuchen Sie zu lösen?

Das grundlegende wissenschaftliche Problem, dem sich meine Forschung zuzuwenden versucht, ist die Frage, warum die insulinsekretionsfördernden Wirkungen des Glukose-abhängigen Insulinotropen Polipeptids (GIP), eines gastrointestinalen Hormons, das die Insulinsekretion auslöst, trotz des Erhalts der GIP-Rezeptor-Expression und der anhaltenden klinischen Wirksamkeit von GIP-Rezeptor-Agonisten in den frühen Stadien des Typ-2-Diabetes gestört sind. Diese lässt vermuten, dass die grundlegenden Mechanismen, welche die Wirkung von GIP regulieren, noch nicht ausreichend aufgeklärt sind. Während die Betazellen der Bauchspeicheldrüse Insulin produzieren, um den Blutzuckerspiegel zu senken, sekretieren die benachbarten Alphazellen Glukagon, um den Blutzuckerspiegel anzuheben, und koordinieren zugleich die Kommunikation innerhalb der Inseln. Zunehmende Belege zeigen, dass Aminosäuren, vor allem Alanin, die Alphazellen über die Signalübertragung am GIP-Rezeptor aktivieren und dadurch die Freisetzung von Faktoren fördern, welche die Insulinsekretion von Betazellen steigern. Dennoch ist bislang unbekannt, ob dieser nahrungsinduzierte Signalweg von der Alphazelle zur Betazelle auch beim Menschen funktioniert. Meine Forschung verbindet kontrollierte Studien zum menschlichen Stoffwechsel, mit denen geklärt werden soll, wie Alanin und GIP gemeinsam die Insulinsekretion regulieren, mit Experimenten an menschlichen pankreatischen Inselzellen. Das Verständnis dieses Mechanismus kann erklären, warum sich die Funktion von GIP beim Typ-2-Diabetes verändert, und dazu beitragen, neue Ansätze zur Verbesserung der inkretinbasierten Therapien und zum Erhalt der Betazellenfunktion zu entwickeln.

S | Was hat Sie dazu bewegt, sich mit Stoffwechselstudien zu beschäftigen?

Stoffwechsel

Beim Übergang zu meiner postdoktoralen Bildung habe ich begonnen, mich mit unbeantworteten Fragen zur Inkretinhormone und zur Pankreas-Insel-Biologie zu beschäftigen. Insbesondere habe ich mich gefragt, warum die Wirkung von GIP trotz der bemerkenswerten klinischen Erfolge von GIP-basierten Therapien bei Typ-2-Diabetes beeinträchtigt ist. Meine Forschungen konzentrieren sich nun darauf, die Kommunikation zwischen den Pankreas-Alfa- und Beta-Zellen zu verstehen, die die Insulin-Ausschüttung regulieren, und Mechanismen aufzudecken, die Diabetes-Therapien verbessern könnten.

S | Was haben Sie aus einer unerwarteten Ihrer Forschungen gelernt?

Eines der most überraschenden Dinge, die ich gelernt habe, ist, dass Hormone selten alleine wirken. In meinen frühen Studienjahren betrachtete ich GIP als ein Hormon, das direkt auf die Beta-Zellen der Pankreas wirkt und die Insulinsekretion anregt. Als ich begann, die Literatur zu durchforsten und Experimente zu planen, wurde mir bewusst, dass auch die Alpha-Zellen der Pankreas eine aktive Rolle bei diesem Prozess spielen. Alpha-Zellen schütten nicht nur Glukagon aus, um den Blutzuckerspiegel zu erhöhen; sie reagieren auch auf Nährstoffe wie Aminosäuren und kommunizieren mit den benachbarten Beta-Zellen, um die Insulinsekretion zu steigern. Diese Perspektivänderung hat meine Art, über metabolische Regulation nachzudenken, grundlegend verändert. Sie hat verfestigt, dass die Physiologie nicht über voneinander unabhängige einzelne Pfade funktioniert, sondern über koordinierte Interaktionen zwischen Zellen und Organen. Diese Erkenntnis hat meine Forschungspraxis geprägt; sie hat mich dazu gebracht, ganzheitlichere Fragen zu stellen und statt einzelne Hormone oder Zelltypen isoliert zu untersuchen, Experimente zu planen, die die Komplexität des menschlichen Stoffwechsels widerspiegeln.

S | Wenn Ihre Forschungen erfolgreich sind, was könnten Sie dann für die Wissenschaft oder die Gesellschaft verändern?

Wenn meine Forschung erfolgreich ist, wird sie unser Verständnis dafür verbessern, wie der Körper den Blutzuckerspiegel reguliert und wie diese Prozesse beim Typ-2-Diabetes gestört sind. Indem sie neue Mechanismen aufdeckt, die die Insulinsekretion steuern, kann diese Arbeit dazu beitragen zu erklären, warum einige der bestehenden Therapien wirksam sind, und Möglichkeiten zur Entwicklung besserer Behandlungen aufzuzeigen. Im größeren Zusammenhang leistet meine Forschung einen Beitrag zum tieferen Verständnis der menschlichen Physiologie und legt damit das Fundament für zukünftige Entdeckungen in der Stoffwechsel- und Endokrinologie. Typ-2-Diabetes betrifft weltweit Hunderte Millionen Menschen und erhöht das Risiko für schwere Komplikationen wie Herzkrankheiten, Nierenerkrankungen, Blindheit und andere, was ihn zu einem der größten Gesundheitsprobleme unserer Zeit macht. Schon kleine Fortschritte beim Verständnis der Krankheit können das Potenzial haben, die Patientenversorgung zu verbessern. Ich hoffe, dass diese Forschung nicht nur zu wirksameren Strategien zur Prävention, Behandlung und Kontrolle des Diabetes beiträgt, sondern auch die Ausbildung einer neuen Generation von Wissenschaftlern fördert, die sich mit den komplexen biomedizinischen Fragen der Zukunft auseinandersetzen werden.

S | Welche Frage möchten Sie als Nächstes am liebsten beantwortet haben?

Die Frage, auf deren Beantwortung ich mich am meisten freue, ist die, wie sich der Körper selbst darauf einstellt, den Blutzuckerspegel lange vor der Entwicklung von Typ-2-Diabetes auf normalen Werten zu halten. Dass viele Menschen trotz zunehmender Insulinresistenz über Jahre hinweg metabolisch gesund bleiben, legt nahe, dass es starke kompensatorische Mechanismen zum Aufrechterhalten der Glukose-Homostase gibt. Ich möchte verstehen, was diese Mechanismen sind, warum einige bei bestimmten Personen mit der Zeit versagen und ob sie verstärkt werden könnten, um das Fortschreiten der Krankheit zu verzögern oder zu verhindern. Die Beantwortung dieser Fragen würde den Fokus von der Behandlung etablierten Diabetis hin zur Bewahrung der metabolischen Gesundheit, bevor sich irreparable Schäden entwickeln, verschieben. Die Idee, dass die Erforschung dieser frühen Anpassungsantworten neue biologische Prinzipien zutage fördern und Chancen für Interventionen eröffnen wird, die Menschen länger gesund halten, statt sie erst nach dem Ausbruch der Krankheit zu behandeln, begeistert mich.

Die Antworten wurden hinsichtlich Länge und Ausführlichkeit strukturiert.