Diabetes Typ 1 bei Hund und Katze: Forschung am Kollagengerüst

Bei dem Diabetes mellitus Typ 1 handelt es sich um eine autoimmun bedingte Zuckerkrankheit: Das körpereigene Abwehrsystem zerstört die insulinproduzierenden Betazellen in den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse. Etwa jeder hundertste Hund erkrankt daran, bei Katzen wird von einer ähnlichen Größenordnung ausgegangen. Die Behandlung besteht bis heute darin, das fehlende Insulin lebenslang zu ersetzen. An der Purdue-Universität in West Lafayette, Indiana, arbeitet eine Arbeitsgruppe aus Tiermedizin und Humanmedizin an einem Ansatz, der die Insulinproduktion selbst zurückbringen soll — mit einem Gerüst aus Kollagen, in das Inselzellen eingebettet werden.

Der Ansatz: Inselzellen in einem Kollagengerüst

Die Übertragung von Inselzellen — also der Zellgruppen, die das Insulin herstellen — ist keine neue Idee. Ihr Problem war bisher die kurze Haltbarkeit: Die übertragenen Zellen verlieren rasch ihre Funktion, weil ihnen nach der Isolierung die gewohnte Umgebung fehlt und weil sie im Empfängerkörper zu langsam wieder an das Blutgefäßsystem angeschlossen werden.

Die Gruppe um Sherry Voytik-Harbin hat dafür ein flüssiges Kollagen vom Typ I verwendet, das erst am Ort der Anwendung aushärtet. Die Inselzellen werden darin eingeschlossen — die Fachleute sprechen von Makroverkapselung — und das Gemisch wird minimalinvasiv, also über einen sehr kleinen Zugang, unter die Haut oder in den Bauchraum gegeben. Das Kollagengerüst soll den Zellen dabei das geben, was ihnen sonst fehlt: eine Stützstruktur, in die Blutgefäße einwachsen können.

Quelle: Pixabay

Die Ergebnisse bei Mäusen

Im Tierversuch an diabetischen Mäusen fielen die Ergebnisse deutlich aus. Stephens et al. berichteten 2018, dass sich der erhöhte Blutzucker innerhalb von 24 Stunden nach der Anwendung normalisierte und die Tiere über mehr als 90 Tage einen normalen Blutzuckerspiegel behielten — ohne zusätzliches Insulin. Verwendet wurden dabei Inselzellen von genetisch identischen Spendertieren, was die Abstoßung als Störgröße ausschließt.

In einer Nachfolgearbeit von 2020 prüfte dieselbe Gruppe, ob das auch mit Inselzellen fremder Spender und mit Zellen anderer Tierarten gelingt, und untersuchte zugleich Dosis und Anwendungsort. Auch daran war mit Jo Ann Scott-Moncrieff eine Tierärztin der Purdue-Universität beteiligt, die sich seit Jahren mit hormonellen Erkrankungen von Hund und Katze befasst.

Der nächste Schritt: Hundepatienten

Geplant ist, das Verfahren in einer Pilotstudie bei Hunden mit Diabetes Typ 1 zu erproben. Der Hund ist dafür ein naheliegender Patient: Er erkrankt spontan, also ohne dass die Krankheit im Labor erzeugt werden müsste, und der Krankheitsverlauf ähnelt dem des Menschen stärker als der eines Nagetiermodells. Verläuft diese Erprobung günstig, soll die Anwendung beim Menschen folgen.

Am Ende könnte die Behandlung, so die Hoffnung der Arbeitsgruppe, aus einer gelegentlich zu wiederholenden Injektion des Kollagengemisches bestehen.

Wie einzuordnen ist, was bisher vorliegt

Bei aller Freude über diese Nachrichten gehört die nüchterne Einordnung dazu: Die belastbaren Ergebnisse stammen bislang aus dem Mausmodell. Ob sich die Blutzuckerkontrolle beim Hund ebenso schnell und ebenso lange einstellt, ist offen. Ungeklärt ist außerdem, wie sich die zugrunde liegende Autoimmunreaktion verhält — denn das Abwehrsystem, das die eigenen Betazellen zerstört hat, kann grundsätzlich auch neu eingebrachte Inselzellen angreifen.

Für Sie als Halterin oder Halter eines zuckerkranken Tieres heißt das: Die Insulinbehandlung bleibt vorerst der Weg, der Ihr Tier zuverlässig stabil hält. Gut eingestellte Hunde und Katzen können damit über Jahre ein normales Leben führen.

Wie Diabetes Typ 1 beim Tier heute behandelt wird

Die Behandlung ähnelt der beim Menschen, weil sich der Krankheitsverlauf ähnelt. Drei Säulen tragen sie:

• Blutzuckerkontrolle — zu Beginn engmaschig, später in größeren Abständen; Blutzuckertagesprofile und der Langzeitwert Fruktosamin zeigen, ob die Einstellung passt.
• Insulingabe nach Bedarf, in der Regel zweimal täglich unter die Haut.
• Diätmaßnahmen — feste Fütterungszeiten und eine gleichbleibende Ration, damit die Insulinwirkung planbar bleibt.

In der Humanmedizin sind die technischen Möglichkeiten hier größer, etwa durch kontinuierliche Glukosemessung und Insulinpumpen. Einiges davon findet inzwischen auch in die Tiermedizin Eingang.

Der autoimmune Anteil der Erkrankung wird bislang nicht behandelt — die Zerstörung der Betazellen läuft ab, bevor die Zuckerkrankheit überhaupt auffällt. Genau an dieser Stelle setzen immunologische Überlegungen an, wie sie bei anderen Autoimmunerkrankungen von Hund, Katze und Pferd verfolgt werden.

Quellen

• Stephens CH, Orr KS, Acton AJ, Tersey SA, Mirmira RG, Considine RV, Voytik-Harbin SL (2018): In situ type I oligomeric collagen macroencapsulation promotes islet longevity and function in vitro and in vivo. American Journal of Physiology — Endocrinology and Metabolism 315(4): E650–E661. doi:10.1152/ajpendo.00073.2018, PubMed 29894201
• Stephens CH, Morrison RA, McLaughlin M, Orr K, Tersey SA, Scott-Moncrieff JC, Mirmira RG, Considine RV, Voytik-Harbin SL (2020): Oligomeric collagen as an encapsulation material for islet/β-cell replacement: effect of islet source, dose, implant site, and administration format. American Journal of Physiology — Endocrinology and Metabolism 319(2): E388–E400. doi:10.1152/ajpendo.00066.2020, PMC7473915
• Purdue University College of Veterinary Medicine, West Lafayette, Indiana: vet.purdue.edu