Implantat senkt Blutzuckerspiegel in Mausstudie

„Getestet wurde ein implantiertes elektrokatalytisches geschlossenes System zur ‚Gesundheitsoptimierung‘ (ECHO), bestehend aus platinhaltigen Gold-Nanoclustern in einem Graphit-Filz. Das System soll dafür sorgen, dass die Blutglukose durch eine steuerbare chemische Reaktion in Glukonat umgewandelt wird, das in der Folge über die Niere ausgeschieden wird. Das Prinzip ähnelt dem der SGLT-2-Hemmer, einem gängigen Diabetesmedikament. Auch hier verliert der Körper Energie, weil Stoffe aus dem Blut über die Niere ausgeschieden werden. Das Prinzip und der kurzfristige, sechswöchige Test in Mausmodellen für Adipositas und Typ-2-Diabetes ist interessant und erscheint effektiv.“

„Dass bei Mäusen Blutglukose und Blutfette (Triglyzeride) sinken und gleichzeitig das Gewicht abnimmt, ist interessant und wichtig. Glukonat wird aber nicht nur unverändert ausgeschieden, sondern auch im Körper verstoffwechselt. Dabei entstehen unter anderem mehr NADPH und Laktat (NADPH liefert Elektronen für den Zellschutz, Laktat entsteht beim Glukoseabbau; Anm. d. Red.). Vermutlich bedingt durch das Energiedefizit mobilisierten die behandelten Mäuse zudem mehr Fett aus ihren Fettdepots, wodurch mehr ‚freie‘ Fettsäuren im Blut auftraten. Das ist eher unerwünscht. Demgegenüber steht ein möglicher Vorteil: Der sogenannte oxidative Stress (eine Art Zellbelastung durch aggressive Sauerstoffverbindungen) könnte sinken. Das wiederum könnte das Fortschreiten von Diabetes und seinen Folgeerkrankungen verlangsamen.“

„Die Autoren möchten ihr Verfahren mit den aktuell erfolgreichsten Diabetesmedikamenten, den Inkretinanaloga, vergleichen. Sie verweisen dabei auf deren hohe Kosten, Nebenwirkungen für den Magen-Darm-Trakt und die noch unklare Langzeitsicherheit. Die Effizienz der Inkretinanaloga bezüglich Blutglukosesenkung und Gewichtsreduktion im Mausmodell erscheint jedoch mindestens gleich gut. Ein direkter Langzeitvergleich fehlt bisher allerdings. Ebenso sind die Kosten, Nebenwirkungen und Langzeitsicherheit des vorgestellten ECHO-Systems unbekannt. Die Studie im Mausmodell endete nach sechs Wochen. Der stärkste Effekt war ein rascher Anstieg der Ketonkörper (Stoffe, die der Körper beim Fettabbau bildet, etwa β-Hydroxybutyrat und Acetoacetat).“

„Das Verfahren soll offenbar bei Diabetes mellitus die Blutglukose senken. Allerdings ist diese Behandlungsform für viele Menschen nicht geeignet, nämlich für jene Personen, deren Körper vor allem Reserven abbaut (der sogenannte katabole Stoffwechsel). Dazu zählen Menschen mit Typ-1-Diabetes und lange bestehendem Typ-2-Diabetes, die aufgrund des Insulinmangels ein erhöhtes Risiko für Ketoazidose, eine gefährliche Übersäuerung des Blutes durch Ketonkörper, aufweisen. Dies betrifft ebenso Menschen mit dem atypischen Ketosis-prone-Diabetes, der vor allem in Afrika und Asien vorkommt. Naturgemäß sind auch Menschen mit eingeschränkter Leber- und Nierenfunktion bedingt durch Diabetes kaum für die Behandlung geeignet, weil hier die Gefahr einer Übersäuerung durch Ketonkörper oder Laktat (Milchsäure) steigt. Ursachen können neben Diabetes selbst auch Alkohol, Virushepatitis, oder Nierenentzündungen sein. Auch Menschen mit Diabetes, die mit den gängigen Diabetesmedikamenten Metformin und SGLT-2-Hemmern therapiert werden, weisen dieses Risiko auf und sind wohl keine Kandidaten für ECHO. Zusammengefasst engt das die Zielgruppe deutlich ein.“

„Zahlreiche Risiken sind vorstellbar. Dazu gehören Infektionen bei der Implantation oder beim technisch bedingten Wechsel des Geräts, ein Ausfall der elektrischen Einheit oder der automatischen Regelung (Closed-Loop-Steuerung) sowie allergische Reaktionen. Hinzu kommt die unbekannte Langzeitwirkung dauerhafter elektrischer Ströme. Neben möglichen lokalen Reaktionen sind es vor allem mögliche technische Fehler, die eventuell zu gefährlicher Fehlsteuerung führen, etwa zu stark erhöhter oder zu niedriger Blutglukose (Hyper- und Hypoglykämie) oder zu einer Überreaktion mit Ketoazidose, also einer Übersäuerung des Blutes. Die Autoren berichten zwar, dass der pH-Wert der behandelten Mäuse nicht unter 7,35 abfiel. Ob das auch für Menschen gilt, ist aber offen.“

„Ich finde das einen wirklich spannenden Ansatz. Auch die Autoren des begleitenden Editorials, die sich mit dieser Technologie sehr gut auskennen, bewerten das Verfahren positiv. Und das Grundprinzip ist absolut plausibel. Klinisch kann ich einschätzen, dass wir schon lange von den SGLT-2-Inhibitoren, also Medikamenten, die Glukose über die Niere ausscheiden, wissen, dass es viele Vorteile hat, überschüssige Glukose einfach aus dem Körper zu entfernen. Hier macht man im Grunde etwas Ähnliches, nur mit einem zusätzlichen chemischen Schritt. Dass dadurch der Blutzucker sinkt und auch das Körpergewicht zurückgeht, überrascht mich deshalb nicht. Interessant ist allerdings, wie deutlich die diabetischen Mäuse an Gewicht verlieren. Die eigentliche Innovation ist für mich nicht, dass Glukose aus dem Körper entfernt wird, sondern dass dies erstmals elektronisch gesteuert werden kann.“

„Die entscheidende Frage ist für mich ganz klar die Projektion auf den Menschen. Wir reden hier über Mäuse. Ein Mensch hat aber ein viel größeres Blutvolumen und damit auch eine ganz andere Menge an Glukose, die entfernt werden muss. Und genau da liegt das Problem: Die Leistung des Systems hängt von der Oberfläche der Elektrode ab, die zu entfernende Glukosemenge aber vom Körpervolumen. Wir wissen überhaupt noch nicht, wie groß das Implantat beim Menschen sein müsste oder ob man vielleicht mehrere davon benötigt. Dann kommt die Frage hinzu, wie lange es hält und wie oft es ausgetauscht werden muss. Wenn dafür regelmäßig operiert werden müsste, wäre das sicherlich ein erhebliches Hindernis. Andererseits entwickelt sich die Technik schnell weiter, und kleinere, langlebige Implantate sind durchaus vorstellbar. Was bei einer Maus funktioniert, muss noch lange nicht beim Menschen funktionieren und die Umsetzung im Menschen könnte meiner Einschätzung nach zu einer entscheidenden Hürde werden.“

„Ich halte das Prinzip für sehr sinnvoll. Wir wissen von den SGLT-2-Inhibitoren, dass die Entfernung überschüssiger Glukose nicht nur den Blutzucker verbessert, sondern auch weitere gesundheitliche Vorteile haben kann. Was ich hier aber besonders interessant finde, ist die Steuerbarkeit. Man kann offenbar einen Blutzuckerwert festlegen, ab dem das System arbeitet, und darunter schaltet es sich wieder ab. Damit könnte man Unterzuckerungen weitgehend vermeiden. Außerdem funktioniert das Ganze unabhängig von Insulin, und man müsste nicht regelmäßig Medikamente einnehmen. Ich finde aber noch einen anderen Gedanken spannend: Könnte man ein solches System vielleicht schon einsetzen, bevor jemand überhaupt einen Diabetes entwickelt? Also in einer Phase, in der der Stoffwechsel und die insulin-produzierenden Beta-Zellen noch nicht dauerhaft geschädigt sind. Das ist bisher nur eine theoretische Möglichkeit. Besonders spannend wäre für mich, wenn wir mit einer solchen Technologie eines Tages nicht nur Diabetes behandeln, sondern seine Entstehung verhindern könnten.“

„Ich denke da zunächst an Menschen, die schon sehr viele Medikamente einnehmen müssen. Oder an Menschen, denen es schwerfällt, ihre Medikamente regelmäßig und zuverlässig einzunehmen. Für diese Gruppen könnte ein solches System eine echte Erleichterung sein. Interessant ist auch, dass die Glukose unabhängig vom Insulin entfernt wird. Damit könnte das Verfahren grundsätzlich sowohl bei Typ-2- als auch bei Typ-1-Diabetes infrage kommen. Wobei man ganz klar sagen muss: Bei Typ-1-Diabetes würde es das Insulin nicht ersetzen. Auch Menschen mit einem hohen Diabetesrisiko könnten langfristig eine interessante Zielgruppe sein. Aber das sind im Moment alles Zukunftsszenarien. Der große Vorteil wäre eine Therapie, die im Hintergrund arbeitet, ohne dass Patienten ständig an ihre Erkrankung und ihre Medikamente denken müssen.“

„Zunächst einmal ist es ein Implantat. Da kann es zu Entzündungen, Infektionen oder Fremdkörperreaktionen kommen. Dann stellt sich die Frage, wie zuverlässig das System langfristig funktioniert. Was passiert beispielsweise, wenn die Elektrode an Leistung verliert oder die Glukosemessung nicht mehr stimmt? Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Bildung von Ketonkörpern. Die nehmen in der Studie zu, was zunächst einmal zum gewünschten Fettabbau passt. Die Autoren haben zwar keine Ketoazidose beobachtet, aber wir wissen nicht, wie das System bei Menschen mit einem ausgeprägten Insulinmangel oder einer bereits bestehenden Ketoazidose wirkt. Auch bei eingeschränkter Nierenfunktion müsste man genau hinschauen, schließlich muss das entstehende Glukonat ausgeschieden werden. Und dann sind da natürlich noch die Kosten und die Frage, wie häufig ein solches Implantat ausgetauscht werden müsste. Eine Technologie kann noch so faszinierend sein, aber am Ende muss sie vor allem sicher, zuverlässig und im Alltag praktikabel sein.“

„Die Autoren verwenden ein Gerät, das dem Prinzip eines SGLT-2-Inhibitors ähnelt, der die Wiederaufnahme von Glukose aus dem Primärharn verhindert, und so zu einer erhöhten Ausscheidung von Glukose führt. Im Gegensatz zu dem nicht regulierten Inhibitoransatz lässt sich dieses Gerät jedoch theoretisch präzise steuern. Die Effektgröße und Schnelligkeit der Methodik ist beeindruckend und zugleich verwirrend, da ja nicht der Blutzucker direkt, sondern der Zucker in der Gewebeflüssigkeit reguliert wird. Demnach stehen noch wichtige präklinische Untersuchungen zum genauen Wirkungsmechanismus aus.“

„Die Hauptherausforderung ist zu zeigen, dass das System von einer Maus mit circa zwei Millilitern Blut auf einen Menschen mit mehr als vier Litern Blut und einem anderen Metabolismus übertragbar ist. Auch ist unklar für welchen genauen Einsatz beim Menschen das Produkt ausgelegt sein soll, da je nach Verwendung ein deutlich engerer Blutzuckerspiegel reguliert werden müsste.“

„Das Gerät stellt wie zuvor erwähnt eine interessante Alternative zu SGLT-2-Inhibitoren dar, welche auch direkt die Glukosekonzentration im Blut regulieren. Ob dieses Gerät jedoch tatsächlich eine Alternative zu den kostengünstigen Inhibitoren darstellt, ist fraglich. Ansonsten sehe ich dieses Gerät eher als zusätzliches mögliches Element in der Diabetestherapie, und sicherlich nicht als Monotherapie, da die dem Diabetes zugrundeliegende Insulindefizienz ja überhaupt nicht behandelt wird. Jedoch könnte eine Verringerung des Blutzuckerspiegels den Stress auf die pankreatischen Beta-Zellen, welche Insulin ausschütten, verringern und so ein Fortschreiten der Erkrankung verlangsamen oder eventuell stoppen.“

„Interessant könnte dieser Ansatz für Patienten mit extrem hohen Glukosespiegeln sein, bei denen dieser auf ein pharmakologisch therapierbares Niveau heruntergebracht werden muss. Außerdem stellen vorhandene Nierenschäden eventuell ein Ausschlusskriterium dar. Zusätzlich wäre ein solcher Ansatz für Patienten potenziell interessant, bei denen sich medikamentös die Glukoseproduktion in der Leber und Niere nicht reduzieren lässt.“

„Das Risikoprofil dieses Ansatzes kann ich leider nicht seriös einschätzen, da die gezeigten Daten diese Frage offenlassen.“