Transplantation bei Diabetes Typ 1
Wissenschaftliche Unterstützung: Prof. Dr. Barbara Ludwig
Bei Typ-1-Diabetes gelingt heutzutage dank moderner Insuline, neuartiger technischer Hilfsmittel und ausführlicher Schulung in vielen Fällen eine gute Blutzuckerkontrolle. Meist kommen die Menschen mit Typ-1-Diabetes gut mit der intensivierten Insulintherapie oder einer Insulinpumpentherapie zurecht. Schwere Unterzuckerungen (Hypoglykämien) und Spätfolgen des Diabetes lassen sich vielfach vermeiden.
Dennoch gibt es Patientinnen und Patienten mit Typ-1-Diabetes, welche trotz optimalem Diabetes-Management kein befriedigendes Behandlungsergebnis erreichen. Eine – glücklicherweise kleine – kritische Gruppe von Menschen mit Typ-1-Diabetes erleidet immer wieder schwere Unterzuckerungen und Komplikationen, die eine eingeschränkte Lebensqualität bis hin zur Arbeitsunfähigkeit nach sich ziehen.
diabinfo-Podcast Transplantationen bei Diabetes Typ 1 mit Prof. Dr. Barbara Ludwig
Gründe für einen schwer einzustellenden diabetischen Stoffwechsel können unter anderem sein:
- Eine lange Diabetes-Dauer.
- Ein sehr niedriger Insulinbedarf.
- Starke Schwankungen der Insulinwirkung und der Zuckerrückresorption aus dem Darm.
- Diabetesbedingte Schädigung des vegetativen Nervensystems (autonome Neuropathie). Diese kann verschiedene Organe betreffen, beispielsweise Magen oder Darm, oder auch mit einer gestörten hormonellen Gegenregulation bei absinkendem Blutzucker einhergehen. Unterzuckerungen werden dann schlechter wahrgenommen (Hypoglykämie-Wahrnehmungsstörung).
Für Menschen mit Typ-1-Diabetes, welche mit der herkömmlichen Insulintherapie keine ausreichende Stoffwechselkontrolle erreichen, stellt sich die dringende Frage nach alternativen Behandlungsmöglichkeiten.
Die Betazell-Ersatztherapie bei Diabetes Typ 1
Ein alternativer Ansatz zur Behandlung von Typ-1-Diabetes ist, die in der Bauchspeicheldrüse durch die Autoimmunerkrankung verloren gegangenen insulinproduzierenden Betazellen zu ersetzen. Die Ziele sind dabei:
- Eine körpereigene Insulinausschüttung wiederherzustellen, die wie im gesunden Körper durch die Höhe des Blutzuckerspiegels reguliert wird.
- Die Vermeidung von akuten Notfallsituationen wie Unterzuckerung (Hypoglykämie) oder Überzuckerung (Hyperglykämie).
- Die Verbesserung der Lebensqualität.
- Die Vermeidung von diabetesbedingten Spätfolgen.
2 Methoden der Betazell-Ersatztherapie stehen heute zur Verfügung:
- Die Organtransplantation der kompletten Bauchspeicheldrüse (Pankreas) eines Spenders oder
- die Inselzelltransplantation.
Für eine Inselzelltransplantation werden zunächst aus einer Spender-Bauchspeicheldrüse die Langerhans-Inseln gewonnen. Das sind die Zellbereiche, in welchen die insulinproduzierenden Betazellen angesiedelt sind. Dieses Gewebe wird im Labor aufbereitet und über einen Katheter in die Pfortader der Leber der Patientin oder des Patienten eingeschwemmt. Dort siedeln sie sich als eine Art Mini-Organ an und beginnen mit der Insulinproduktion.
Transplantation einer Bauchspeicheldrüse oder Inselzelltransplantation?
Die Voraussetzungen, die die Patientinnen und Patienten mitbringen müssen, um für die eine oder die andere Methode geeignet zu sein, sind ähnlich. Spätkomplikationen können bei beiden Methoden immer erfolgreicher vermieden werden. Die Therapieformen unterscheiden sich jedoch erheblich in Bezug auf die Größe des erforderlichen operativen Eingriffs und damit verbundenen Risiken:
- Die Transplantation einer Bauchspeicheldrüse ist ein relativ großer chirurgischer Eingriff, der wie alle Operationen gewisse Risiken (zum Beispiel Blutungen, Infektionen und Nachwirkungen der Narkose) mit sich bringt. Häufig werden auch im weiteren Verlauf zusätzliche Operationen notwendig. Für diese Transplantation besteht eine Altersbeschränkung (circa 50 Jahre). Eine sehr kritische Einschätzung von Begleit- und Folgeerkrankungen ist entscheidend.
- Die Inselzelltransplantation dagegen ist ein wenig invasives Verfahren und die Komplikationsrate des Eingriffs ist sehr gering. Die Inselzellen werden entweder über einen minimalen Bauchschnitt (Mini-Laparotomie) in die Pfortader der Leber eingebracht, oder durch eine gezielte Leberpunktion (ein ultraschallgesteuerter kleiner Einstich in das Organ). Für diese Form der Transplantation besteht daher keine grundsätzliche Altersbeschränkung. Begleiterkrankungen sind weniger kritisch zu bewerten.
Gut zu wissen:
Eine Transplantation – sowohl der Bauchspeicheldrüse, als auch von Inselzellen – zieht die lebenslange Einnahme immunsuppressiver Medikamente nach sich.
Um Abstoßungsreaktionen zu vermeiden, müssen nach beiden Eingriffen Medikamente eingenommen werden, die die normale Funktion des Immunsystems unterdrücken (Immunsuppressiva). Hierfür steht eine Reihe moderner, gut wirksamer Medikamente zur Verfügung. Allerdings sind diese mit relevanten Nebenwirkungen verbunden. Eine sorgfältige Nutzen-Risiko-Abwägung ist daher entscheidend.
Erfolge der Inselzelltransplantation
Die Langzeitergebnisse nach Inselzelltransplantationen haben sich über die letzten Jahre vor allem durch die Verfeinerung der Methode zur Zellgewinnung und die verwendete Begleitmedikation stetig verbessert. So kann heute bei der Mehrzahl der Patientinnen und Patienten über 10 Jahre hinaus eine gute Organfunktion erreicht werden. Allerdings sind die Behandelten nicht komplett unabhängig vom Insulinspritzen. Die Insulinunabhängigkeit steigt mit der insgesamt übertragenen Masse an Inselzellen.
Weltweit wird in vielen Zentren eine Inselzelltransplantation häufig stufenweise durchgeführt, mit bis zu 3 Präparationen von Inseln mehrerer Spender. Dies verbessert die Insulinunabhängigkeit deutlich. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit denen nach Bauchspeicheldrüsen-Organtransplantationen (Pankreastransplantation).
In Ländern wie Deutschland jedoch, wo Spenderorgane Mangelware sind und der Zugang zu Spender-Bauchspeicheldrüsen für Inselzelltransplantationen eingeschränkt ist, kann dieses Verfahren der Mehrfach-Transplantation nicht umgesetzt werden. Anstelle einer kompletten Insulinunabhängigkeit sind die Therapieziele einer Inselzelltransplantation in Deutschland daher von vorne herein eher
- eine Insulinsekretion, die soweit ausreicht, um den Blutzuckerspiegel zu stabilisieren, sowie
- die Vermeidung von Unterzuckerungen (Hypoglykämien).
Gut zu wissen:
Nach einer Inselzelltransplantation muss meist immer noch Insulin gespritzt werden. Jedoch stabilisiert sich der Blutzuckerstoffwechsel und Komplikationen werden vermieden.
Diese Therapieziele sind mit einer einmaligen Transplantation meist erreichbar und die entsprechend behandelten Patientinnen und Patienten profitieren sehr gut. Aus Sicht der Behandelten überwiegen die Vorteile des Eingriffs, auch wenn Insulin weiterhin von außen zugeführt werden muss.
Inselzelltransplantation gewissenhaft abwägen
Obgleich die Mechanismen bislang nicht vollständig geklärt sind, kommt es bei Patientinnen und Patienten nach Inselzelltransplantation zu einer Wiederherstellung von Stoffwechselabläufen, welche neben der Insulinausschüttung zusätzlich für die Blutzuckerregulation von Bedeutung sind. Diese Abläufe sind immens wichtig, um diabetische Notfälle zu vermeiden und können die Lebensqualität von Menschen mit Diabetes deutlich verbessern.
Insgesamt stellt die Inselzelltransplantation für einen kleinen Teil von Menschen mit Typ-1-Diabetes, labilem Zuckerstoffwechsel und häufigen Unterzuckerungen bzw. Hypoglykämie-Wahrnehmungsstörungen eine vielversprechende Behandlungsoption dar. Entscheidendes Behandlungsziel ist dabei vorrangig die Stabilisierung der Blutzuckerkontrolle, indem die eigenständige Insulinfreisetzung wiederhergestellt wird. Für den Erfolg der Behandlung ist dabei entscheidend, die Patientinnen und Patienten sorgfältig auszuwählen, nachdem alle herkömmlichen Behandlungsmethoden ausgeschöpft wurden. Patientin oder Patient sollten gemeinsam mit der behandelnden Ärztin oder dem behandelnden Arzt Nutzen und Risiken gewissenhaft abwägen.
Weltweit steht die Suche nach alternativen Quellen für die Betazellersatztherapie im Fokus der Diabetes-Forschung. An Bedeutung gewonnen haben dabei
- die Stammzellforschung sowie
- die Xenotransplantation (xeno- = fremd), also die Verwendung tierischer Spenderzellen.
Neben zahlreichen Arbeitsgruppen weltweit arbeitet ein Forschungsteam der Universität Dresden an einem System zur sogenannten Makroverkapselung von Inselzellen. Die Inselzellen werden dabei in einen „Container“ integriert. Die Herausforderung liegt darin, einen ausreichenden Einstrom von Sauerstoff und Nährstoffen sowie einen ungehinderten Ausstrom der Hormone Insulin und Glukagon zu gewährleisten. Außerdem gilt es, eine sichere Barriere gegenüber dem Immunsystem aufrechtzuerhalten, um Abstoßungsreaktionen zu vermeiden.
Der „Charme“ dieser Systeme liegt in der verhältnismäßig einfachen Implantationstechnik. 2 Schichten Inselzellen, eingebettet in ein Trägermaterial (Alginat), werden in einem Kunststoffgehäuse verkapselt.
Außerdem enthält der Container einen zentralen Sauerstofftank, der von außen befüllt werden kann und dadurch eine optimale Sauerstoffversorgung der Inselzellen gewährleistet. Die Kapsel ist von Membranen umgeben, die einerseits den Stoffaustausch von Glukose und Insulin ermöglichen, andererseits aber Komponenten des Immunsystems vom Transplantat abschirmen. Die momentane Version dieses Behältnisses ist knapp 7 Zentimeter im Durchmesser und 18 Millimeter breit. Es wird unter der Bauchhaut von außen auf dem Bauchfell platziert, ohne die Bauchhöhle zu öffnen.
Die zuletzt publizierten Daten der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Ludwig beschreiben die Erprobung von verkapselten Schweine-Inselzellen im Modellversuch. Sowohl die Sicherheit als auch die Wirksamkeit des Systems wurden sehr positiv bewertet. Damit ist die Grundlage gegeben für eine 1. klinische Prüfung des Konzepts am Menschen.
Quellen:
Choudhary, P. et al.: Evidence-informed clinical practice recommendations for treatment of type 1 diabetes complicated by problematic hypoglycemia. In: Diabetes Care, 2015, 38: 1016-1029
Evron, Y. et al.: Long-term viability and function of transplanted islets macroencapsulated at high density are achieved by enhanced oxygen supply. In: Sci Rep, 2018, 8: 6508
Foster, E. D. et al.: Improved Health-Related Quality of Life in a Phase 3 Islet Transplantation Trial in Type 1 Diabetes Complicated by Severe Hypoglycemia. In: Diabetes Care, 2018, 41: 1001-1008
Ludwig, B. et al.: Favorable outcome of experimental islet xenotransplantation without immunosuppression in a nonhuman primate model of diabetes. In: Proc Natl Acad Sci USA, 2017, 114: 11745-11750
Odorico, J. et al.: Report of the Key Opinion Leaders Meeting on Stem Cell-Derived Beta Cells. In: Transplantation, 2018, 102: 1223-1229
Pepper, A. R. et al.: Clinical islet transplantation: is the future finally now? In: Curr Opin Organ Transplant, 2018, 23: 428-439
Stand: 10.09.2022