Einblicke in die Polymorphie von Glucokinase-Genmutationen anhand zweier neuartiger diabetischer Mausmodelle

Fragestellung: Ziel dieser Studie war es, zwei Mauslinien aus dem Münchener ENU-Mausmutageneseprojekt hinsichtlich der zugrunde liegenden Mutation und des daraus resultierenden diabetischen Phänotyps zu untersuchen.

Methodik: Die molekulargenetische, klinische und pathomorphologische Charakterisierung erfolgte an heterozygoten und homozygoten Munich Gck ^M210R und Gck ^D217V Mutanten und Wildtyp-Wurfgeschwistern auf dem genetischen Hintergrund des Inzuchtstammes C3H.

Ergebnisse: Bei beiden untersuchten Mauslinien wurde eine definierte Punktmutation an unterschiedlichen Positionen im Exon 6 des Glucokinase (Gck) Gens identifiziert, die zu einem Aminosäurenaustausch von Met zu Arg an Position 210 beziehungsweise Asp zu Val an Position 217 führen. Die Mutation resultiert bei Munich Gck ^M210R Mutanten in einer reduzierten Gck-mRNA Expression und einer verminderten Glucokinase-Enzymaktivität vs. Wildtyptieren. Die Gck-Proteinmenge war bei Mutanten dieser Mauslinie in Leber und Langerhans'schen Inseln nicht reduziert.

Heterozygote Mutanten beider Mauslinien zeigten einen milden, dem MODY 2 des Menschen ähnlichen diabetischen Phänotyp, charakterisiert durch erhöhte Nüchternblutglukose, gestörte Glukosetoleranz und signifikant reduzierte Glukose-induzierte Insulinsekretion (p<0,05). Homozygote Mutanten entwickelten einen schweren Diabetes mellitus. Während homozygote Munich Gck ^M210R Mutanten innerhalb der ersten 6 Tage post partum aufgrund hochgradiger Hyperglykämie verstarben, war die Lebenserwartung homozygoter Munich Gck ^D217V Mutanten trotz drastisch erhöhter Blutglukosekonzentrationen im Vergleich zu Wildtypen nicht eingeschränkt. Qualitativ-histologisch erschien das endokrine Pankreas bei Mutanten beider Mauslinien unverändert. Quantitativ stereologische Untersuchungen ergaben sowohl bei homozygoten als auch bei heterozygoten männlichen Munich Gck ^M210R Mutanten ein unverändertes Gesamtbetazellvolumen in einem Alter von 1 Tag, in einem Alter von 7 Monaten jedoch war das Gesamtbetazellvolumen männlicher heterozygoter Mutanten im Vergleich zu Wildtyptieren um 30% reduziert. In der Humanmedizin sind zwei M210 Mutationen in Assoziation mit MODY 2/PNDM bekannt, wohingegen die Mutation D217V bisher weder bei MODY 2/PNDM Patienten noch bei einem Tiermodell beschrieben wurde.

Schlussfolgerungen: In Anbetracht der geschätzten Dunkelziffer nicht diagnostizierter MODY 2-Patienten stellen diese beiden umfassend charakterisierten Mauslinien wertvolle Modelle zur funktionalen Untersuchung von Glucokinase-Genmutationen, für Langzeitstudien humanmedizinisch relevanter Aspekte von MODY 2/PNDM sowie zur Entwicklung von Strategien zur Früherkennung und möglicher neuer Therapieformen dar.

Diese Studie wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützt (GRK 1029)