Bei einem Magen-Bypass wird mit einem chirurgischen Eingriff der Verdauungstrakt umgebaut, und zwar so, dass die Nahrung fortan am Magen vorbei direkt in den Darm gelangt. Das führt nicht nur zu einem deutlichen und dauerhaften Gewichtsverlust, sondern häufig auch zu einem überraschenden Nebeneffekt: Die Patienten haben keine krankhaft erhöhten Blutzuckerwerte mehr. Warum die Operation an Magen und Darm diesen Diabetes heilt, war bisher ein Rätsel. Nicholas Stylopoulos und Forscherkollegen von der Harvard Medical School in Boston machten sich auf die Suche, wo im Körper der Zucker aus dem Blut letztendlich bleibt. Mit einem speziellen Positronen-Emissions-Tomographen, kurz PET-CT, fahndeten sie nach Regionen mit einem erhöhten Glukose-Stoffwechsel.
"Es war eine große Überraschung bei den Scans mit dem PET-CT, als wir die stärksten Signale für den Glukoseverbrauch aus dem Darm erhielten. Das konnten wir uns nicht erklären. Bisher hatten alle Forscher andere Organe in Verdacht – das Fettgewebe, die Muskeln, die Leber. Aber niemand dachte daran, dass der Darm ein so wichtiges Organ für diese Effekte eines Magen-Bypasses ist."
Nicholas Stylopoulos machte Versuche mit Ratten, denen er den Verdauungstrakt nach dem gleichen Schema umoperierte wie bei Menschen. Bei einem so genannten Roux-en-Y-Magen-Bypass wird die Speiseröhre vom Magen getrennt und direkt mit dem Dünndarm verbunden. Aus dem Magen fließen an anderer Stelle nur noch Verdauungssäfte in den Darm. Nicholas Stylopoulos fand heraus, dass bei den operierten Ratten der oberste Teil des Darmes sich unter dem Druck der Nahrung schnell verändert – jener Teil also, in den die unverdauten Speisen nun als erstes gelangen.
"Die Darmzellen dehnen sich aus, sie vermehren sich, dadurch wächst das Volumen. Das ist wichtig, um dieses Phänomen zu verstehen. Es ist ganz so, als würde ein neues, größeres Organ gebildet. Und weil das Darmvolumen dauerhaft erhöht bleibt, führt das zu langfristigen Effekten."
Ein größeres Organ braucht ständig auch mehr Energie. Als Brennstoff dient offenbar hauptsächlich Glukose aus dem Blut. Allerdings sorgt nicht nur das größere Volumen für den erhöhten Zuckerumsatz. Der gesamte Stoffwechsel in dem beteiligten Darmabschnitt stellt sich infolge des Magen-Bypasses um.
"Da gibt es dieses besondere Molekül, GLUT-1 genannt. Es ist ein Glukose-Transporter, der Glukose aus dem Blut in die Zellen hinein trägt. Normalerweise ist GLUT-1 nur im Darm von Föten zu finden, aber nicht mehr bei Erwachsenen. Wir haben festgestellt, dass GLUT-1 nach einem Magen-Bypass wieder im Darm gebildet wird."
Diese Erkenntnis weckt Hoffnungen auf mögliche neue Therapieformen bei Diabetes. Nicholas Stylopoulos hat sich ein neues Forschungsziel gesetzt. Er will die positiven Effekte eines Magen-Bypasses auf den Zuckerstoffwechsel eines Tages auch ohne die belastende Operation erreichen.
"Man könnte sich eine neue Therapie vorstellen die darauf zielt, das Molekül GLUT-1 mit Medikamenten zu aktivieren. Wir versprechen uns sehr viel von dieser Reprogrammierung des Glukosestoffwechsels im Darm. Wir glauben, mit weiterer Forschung, sozusagen einen Bypass für den Bypass entwickeln zu können."
Bis es soweit ist, wird noch viel Grundlagenforschung nötig sein. Bisher hat Nicholas Stylopoulos seine Beobachtungen nur an Ratten gemacht. Als nächstes muss er erst einmal belegen, dass der gleiche Mechanismus auch beim Menschen nach einem Magen-Bypass wirkt. Daneben will er die Versuche an Ratten fortsetzen, um Wege zu finden, die Bildung des Glukose-Transporters GLUT-1 im Darm auch ohne einen operativen Eingriff anzuregen.
"Es war eine große Überraschung bei den Scans mit dem PET-CT, als wir die stärksten Signale für den Glukoseverbrauch aus dem Darm erhielten. Das konnten wir uns nicht erklären. Bisher hatten alle Forscher andere Organe in Verdacht – das Fettgewebe, die Muskeln, die Leber. Aber niemand dachte daran, dass der Darm ein so wichtiges Organ für diese Effekte eines Magen-Bypasses ist."
Nicholas Stylopoulos machte Versuche mit Ratten, denen er den Verdauungstrakt nach dem gleichen Schema umoperierte wie bei Menschen. Bei einem so genannten Roux-en-Y-Magen-Bypass wird die Speiseröhre vom Magen getrennt und direkt mit dem Dünndarm verbunden. Aus dem Magen fließen an anderer Stelle nur noch Verdauungssäfte in den Darm. Nicholas Stylopoulos fand heraus, dass bei den operierten Ratten der oberste Teil des Darmes sich unter dem Druck der Nahrung schnell verändert – jener Teil also, in den die unverdauten Speisen nun als erstes gelangen.
"Die Darmzellen dehnen sich aus, sie vermehren sich, dadurch wächst das Volumen. Das ist wichtig, um dieses Phänomen zu verstehen. Es ist ganz so, als würde ein neues, größeres Organ gebildet. Und weil das Darmvolumen dauerhaft erhöht bleibt, führt das zu langfristigen Effekten."
Ein größeres Organ braucht ständig auch mehr Energie. Als Brennstoff dient offenbar hauptsächlich Glukose aus dem Blut. Allerdings sorgt nicht nur das größere Volumen für den erhöhten Zuckerumsatz. Der gesamte Stoffwechsel in dem beteiligten Darmabschnitt stellt sich infolge des Magen-Bypasses um.
"Da gibt es dieses besondere Molekül, GLUT-1 genannt. Es ist ein Glukose-Transporter, der Glukose aus dem Blut in die Zellen hinein trägt. Normalerweise ist GLUT-1 nur im Darm von Föten zu finden, aber nicht mehr bei Erwachsenen. Wir haben festgestellt, dass GLUT-1 nach einem Magen-Bypass wieder im Darm gebildet wird."
Diese Erkenntnis weckt Hoffnungen auf mögliche neue Therapieformen bei Diabetes. Nicholas Stylopoulos hat sich ein neues Forschungsziel gesetzt. Er will die positiven Effekte eines Magen-Bypasses auf den Zuckerstoffwechsel eines Tages auch ohne die belastende Operation erreichen.
"Man könnte sich eine neue Therapie vorstellen die darauf zielt, das Molekül GLUT-1 mit Medikamenten zu aktivieren. Wir versprechen uns sehr viel von dieser Reprogrammierung des Glukosestoffwechsels im Darm. Wir glauben, mit weiterer Forschung, sozusagen einen Bypass für den Bypass entwickeln zu können."
Bis es soweit ist, wird noch viel Grundlagenforschung nötig sein. Bisher hat Nicholas Stylopoulos seine Beobachtungen nur an Ratten gemacht. Als nächstes muss er erst einmal belegen, dass der gleiche Mechanismus auch beim Menschen nach einem Magen-Bypass wirkt. Daneben will er die Versuche an Ratten fortsetzen, um Wege zu finden, die Bildung des Glukose-Transporters GLUT-1 im Darm auch ohne einen operativen Eingriff anzuregen.