(New York, 9. August 2007) Bei Knochen denkt man normalerweise an kalziumreiche, inaktive Gebilde. Doch nun haben Forscher des Columbia University Medical Center eine erstaunliche und wichtige Funktion des Skeletts identifiziert. Sie konnten erstmals zeigen, dass das Skelett ein endokrines Organ ist, das hilft, unseren Glukose-Stoffwechsel und das Gewicht zu kontrollieren. Damit ist das Skelett ein bestimmender Faktor bei der Entwicklung von Typ-2-Diabetes.

Die in der August-Ausgabe der Cell veröffentlichte Forschungsarbeit zeigt, dass Knochenzellen ein Hormon namens Osteocalcin freisetzen, welches die Regulation des Blutzuckers und der Fettablagerung durch synergistische Mechanismen kontrolliert. Diese Vorgänge waren zuvor unbekannt. Normalerweise geht eine gesteigerte Insulinsekretion mit einem Rückgang der Insulinsensitivität einher. Das Osteocalcin hingegen steigert sowohl die Insulinsekretion als auch die Insulinsensitivität. Zusätzlich erhöht es die Anzahl der Insulin produzierenden Zellen und reduziert die Fettspeicher.

Die Autoren der Arbeit zeigen, dass bei Mäusen eine Steigerung der Osteocalcin-Aktivität der Entwicklung eines Typ-2-Diabetes sowie einer Fettleibigkeit vorbeugt. Diese Entdeckung öffnet möglicherweise eine neue Tür für neuartige therapeutische Wege der Prävention und Behandlung des Typ-2-Diabetes.

„Die Entdeckung, dass unsere Knochen auf eine bisher unbekannte Art für die Regulation des Blutzuckers verantwortlich sind, verändert unser Verständnis der Funktion des Skeletts total. Es enthüllt einen völlig neuen Aspekt des Energiestoffwechsels“, so Gerard Karsenty, M. D., Ph.D. von der Abteilung Genetik und Entwicklung am Columbia University Medical Center. Studienleiter Professor Paul Marks ergänzt: „Diese Ergebnisse fördern einen wichtigen Aspekt der Endokrinologie zu Tage, der bislang völlig unterschätzt wurde.“

Karsenty und seine Kollegen hatten zuvor nachgewiesen, dass Leptin, ein Hormon, das von Fettzellen freigesetzt wird, auf die Knochendichte Einfluss nimmt. Sie schlossen daraus, dass Knochen umgekehrt auch mit Fett kommunizieren müssten. Daraufhin suchten die Wissenschaftler in Knochen bildenden Zellen nach Molekülen, die potenzielle Signale an Fettzellen zurücksenden.

Die Forscher fanden heraus, dass Osteocalcin, ein Protein, das ausschließlich von Knochen bildenden Zellen (Osteoblasten) produziert wird, nicht nur ein einfaches Strukturprotein ist, sondern ein Hormon mit absolut unerwarteten und entscheidenden Funktionen. Osteocalcin leitet die Betazellen des Pankreas an, vermehrt Insulin zu produzieren. Gleichzeitig weist es die Fettzellen an, ein Hormon namens Adiponektin freizusetzen, welches die Insulinsensitivität verbessert. Diese Entdeckung hat erstmalig gezeigt, dass ein einziges Hormon die synergistische Funktion hat, Insulinsekretion und –sensitivität gleichzeitig zu regulieren – und dass das koordinierende Signal vom Knochenskelett stammt. Zusätzlich verbessert das Osteocalcin die Produktion Insulin produzierender Betazellen. Dies könnte sich nach Einschätzung der Experten als eine der besten – wenn auch gegenwärtig noch unerreichbaren – Behandlungs-Strategien bei Diabetes herausstellen.

Man hat bereits herausgefunden, dass Menschen mit Typ-2-Diabetes niedrige Osteocalcin-Spiegel haben. Die Aktivität dieses Moleküls zu steigern, könnte eine effektive Therapie bedeuten. Diese Hypothese wird von der vorliegenden Forschungsarbeit unterstützt: Hier wurde demonstriert, dass Mäuse mit einem hohen Osteocalcin-Level sogar dann vor starker Gewichtszunahme und Diabetes geschützt waren, wenn sie fettreich ernährt wurden. Die Analyse von Mäusen, denen das Osteocalcin fehlte, ergab, dass sie Typ-2-Diabetes litten, vermehrt Fett einlagerten, weniger Insulin und Adiponektin herstellten und eine rückläufige Betazellen-Proliferation aufwiesen.

Die Forscher wollen nun die Rolle von Osteocalcin in der Blutzucker-Regulation beim Menschen untersuchen und ihre Studien zum Zusammenhang von Osteocalcin und dem Auftreten von Typ-2-Diabetes und Adipositas fortsetzen.