Ein SOD-Mimetikum schützt beta-Zellen vor oxidativem Stress

Fragestellung: Oxidativer Stress spielt eine Schlüsselrolle für den Verlust von Funktion und Viabilität der beta-Zellen während der Entwicklung von Typ 2 Diabetes mellitus (T2DM), da antioxidative Enzyme nur eine sehr geringe Aktivität in beta-Zellen haben. Wir haben deshalb untersucht ob Tempol, ein Mimetikum der Superoxidismutase(n) (SOD), beta-Zellen von Mäusen vor durch H₂O₂-induziertem oxidativen Stress schützen kann.

Methoden: Die Insulinsekretion wurde in vitro mittels radioimmunassay (RIA) gemessen und die elektrische Aktivität mit extrazellulären Elektroden abgeleitet (Mikroelektroden Array (MEA)-Technik). Die Apoptoserate wurde durch TUNEL-Färbung bestimmt.

Ergebnisse: Tempol (1 mM) erhöhte die durch Glucose (10 mM; G10) induzierte elektrische Aktivität von Langerhans Inseln der Maus, gemessen als "fraction of plateau-phase" (FOPP) reversibel von 44±2% (n=31) auf 61±2% (n=11, p<0,001). H2O2 (300µM) verminderte die unter G10 beobachtete FOPP um ein Viertel (n=14; p<0,05). Nach 30-minütiger Vorinkubation der Inseln mit Tempol wurde die FOPP durch H2O2 nicht verändert (n=7). In gleicher Weise wie die FOPP wurde die Glucose-stimulierte Insulinsekretion (GSIS) durch Tempol und H2O2 beeinflusst. Tempol erhöhte die GSIS in G15 von 2,48±0,44ng/(h*Insel) auf 3,91±0,66ng/(h*Insel) (n=6, p<0,05). H₂O₂(100µM) verminderte die GSIS auf 0,94±0,25ng/(h*Insel) (n=6; p<0,05), war aber nach Vorinkubation mit Tempol wirkungslos (n=6). Inkubation von Inselzellen mit Tempol alleine verminderte den Anteil apoptotischer Zellen um 75% (n=3; p<0,05). Die durch H₂O₂ (25µM, 1h) induzierte Apoptose konnte durch Tempol um 80% (n=3) reduziert werden.

Schlussfolgerungen: Tempol verhindert die durch H₂O₂ induzierte Verminderung der Funktion und Viabilität der beta-Zellen. Die Steigerung von antioxidativen Schutzmechanismen in beta-Zellen stellt daher eine vielversprechende Strategie dar, die Manifestation von T2DM zu verhindern oder zumindest erheblich zu verzögern.