Bedeutung des Glukosestoffwechsels für die Gewebenatriumspeicherung bei Diabetikern und ihre Auswirkung auf die Gefäßsteifigkeit

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Anke Dahlmann; Professor Armin Nagel, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445440403

Kardiovaskuläre Erkrankungen stellen weltweit die häufigste Todesursache dar - ihre Prävalenz nimmt insbesondere in alternden Gesellschaften kontinuierlich zu. Eine hohe alimentäre Salzaufnahme und/oder eine Akkumulation von Natrium (Na+) im Gewebe sind nachweislich mit erhöhten Blutdruckwerten verbunden. Um diese komplexen Prozesse beim Menschen direkt zu visualisieren haben wir die Magnetresonanzbildgebung (23Na-MRT) implementiert und die Na+-Speicherung bei Patienten mit verschiedenen Elektrolytstörungen untersucht. Neuere Daten weisen auf einen Zusammenhang zwischen Gewebe-Na+-Speicherung und Hyperglykämie hin. Wir vermuten, dass die gestörte Blutzuckerkontrolle per se zu einer veränderten Na+-Homöostase im menschlichen Gewebe führt. Metabolische Veränderungen, die durch beide Kristalle Zucker und Salz ausgelöst werden, könnten dabei in einer Gefäßschädigung kulminieren. Einerseits könnte bei Typ-2-Diabetikern (T2DM) die Aufnahmefähigkeit des Gewebes für Na+ durch Änderungen der extrazellulären Matrixzusammensetzung erhöht sein. Andererseits kann eine durch oxidativen Stress bedingte Entkopplung der mitochondrialen Atmungskette zu einer Elektrolytverschiebung zwischen dem intra- und extrazellulären Raum führen. Wir vermuten daher, dass die erhöhte Gewebe-Na+ Konzentration bei Diabetikern - zumindest teilweise - durch eine erhöhte intrazelluläre Na+-Akkumulation hervorgerufen wird. Eine hohe Variabilität der interstitiellen Glukosekonzentration könnte für diesen Prozess von entscheidender Bedeutung sein. Wir nehmen zudem an, dass eine vermehrte Na+-Akkumulation im Gewebe von T2DM-Patienten zur deren erhöhter Gefäßsteifigkeit beiträgt. Wir gehen davon aus, dass die übermäßige Na+-Einlagerung bei Diabetikern ein reversibler Zustand ist und durch therapeutische Interventionen beeinflusst werden kann. Basierend auf der engen Zusammenarbeit zwischen den Abteilungen für Nephrologie und Radiologie am Universitätsklinikum Erlangen beantragen wir ein fächerübergreifendes Projekt: Verbesserungen der 23Na-MRT-Technologie würden die Voraussetzungen schaffen für eine umfangreiche Phänotypisierung von T2DM-Patienten einschließlich ihrer Gewebe-Na+-Konzentration, einem kontinuierlichen Glukose-Monitoring sowie einer detaillierten vaskulären Diagnostik. Mittels verschiedener neu entwickelter 23Na-MRT-Techniken könnten zudem Informationen über die mikroskopische Umgebung gewonnen werden, in der Na+ gespeichert wird (z.B. "locker gebunden" an Proteine oder aber freies Na+). Langfristig wollen wir mit unseren Arbeiten herausfinden, inwiefern eine erhöhte Gewebe-Na+-Speicherung einen unabhängigen kardiovaskulären Risikofaktor für Diabetiker darstellt und somit eine spezifische Intervention rechtfertigen würde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Christoph Kopp