Prof. Dr. med. Andreas Birkenfeld übernimmt die metabolisch-vaskuläre Forschung am Zentrum für Klinische Studien

Professor Birkenfeld tritt am Zentrum für Klinische Studien Dresden die Nachfolge von Professor Markolf Hanefeld an. Unter dem Begriff des Metabolisch-Vaskulären Syndroms wird dort eine Reihe von Symptomen zusammengefasst, die in enger Wechselwirkung stehen. Diabetes, Übergewicht und Kreislaufprobleme sind inzwischen zu einer Volkskrankheit geworden, deren Ursache in unserem Lebensstil liegt.

Prof. Dr. med. Andreas Birkenfeld
Andreas Birkenfeld studierte an der Charité Berlin Humanmedizin, wo er 2004 zur Interaktion von metabolischer und kardiovaskulärer Regulation promovierte und seine Facharztausbildung für Innere Medizin absolvierte. Ab 2007 forschte er an der Universität Yale unter Prof. Gerald I. Shulman an der Regulation des Glukose und Lipidstoffwechsels. Nach 2010 arbeitete er als Arzt und Wissenschaftler an der Charité und dem Deutschen Institut für Ernährungsforschung in Potsdam im Bereich Endokrinologie, Diabetes und Ernährungsmedizin und leitete den Lehrstuhl für Diabetesentstehung und -Therpaie. Im September 2014 wurde er an die neu eingerichtete und von der GWT-TUD unterstützte Professur für Metabolisch-Vaskuläre Medizin in der Medizinischen Klinik und Poliklinik III am Dresdner Universitätsklinikum berufen, wo er die Brücke zwischen der Grundlagenforschung und der angewandten klinischen Forschung verstärken will. Seine Forschungsarbeit wurde bisher mit zahlreichen Auszeichnungen prämiert, unter anderem 2011 mit dem Rising Star der European Association for the Study of Diabetes (EASD) und Preisen der Deutschen der Gesellschaft für Endokrinologie (DGE), Adipositas (DAG) und der Deutschen Diabetesgesellschaft (DDG). Er ist Mitglied in weltweiten Diabetes-Forschungsgesellschaften.

Haben wir uns heute einen falschen Lebensstil angeeignet?

Prof. Birkenfeld: Evolutionär gesehen ist das richtig, man müsste sich eigentlich nicht nur gesünder ernähren, sondern zusätzlich viel Sport treiben, um auf die heutigen Entwicklungen zu reagieren. Führt man sich die letzten Jahrtausende vor Augen, stellt man fest, dass wir uns lange Zeit an einen Lebensstil angepasst haben, der mit viel Bewegung und nährwertarmer, balaststoffreicher Naturnahrung verbunden war. Erst seit circa 50 Jahren ist das nicht mehr so, und auf diese dramatische Veränderung kann unser Körper (noch) nicht adäquat reagieren.

Was kennzeichnet das metabolisch-vaskuläre Syndrom?

Prof. Birkenfeld: Das metabolisch-vaskuläre Syndrom ist ein Cluster aus verschiedenen Symptomen, die miteinander gekoppelt sind. Sie treten häufig zusammen auf und bedingen sich auch gegenseitig, was irgendwann zu einer spiralenartigen Verstärkung führt. Es ist wie ein Teufelskreis.

Welche Symptome stellt man dabei regelmäßig fest?

Prof. Birkenfeld: Es beginnt häufig mit Übergewicht. Dazu kommen Bluthochdruck, Insulinresistenz bis hin zum Typ zwei Diabetes. Ein weiterer Effekt ist die so genannte Blutfettentgleisung oder Hyperlipidämie. Dann gibt es noch weitere, untergeordnete Kriterien. Bei der Adipositas ist es übrigens vor allem die abdominelle Adipositas, die man als einen ganz wichtigen Faktor identifiziert hat. Im Wesentlichen misst man diese Form anhand des Bauchumfangs. Wird der sehr groß, weiß man, dass das ein besonderes Risiko darstellt, diese metabolischen Folgeerkrankungen zu entwickeln.

Welche Form der Adipositas gibt es denn noch?

Prof. Birkenfeld: Die abdominelle Adipositas muss man von der Gesamtkörperadipositas unterscheiden. Die typische Fettverteilung eines Mannes ist ja beispielsweise so, dass er eher schlanke Extremitäten hat und dafür öfter einen dickeren Bauch. Das wird auch oft mit einer „Apfelform“ verglichen. Es gibt dabei zwei verschiedene Arten von Fettdepots und das ist genau das Problem. Das eine Fettdepot befindet sich vorwiegend im Bauchraum, während das typisch weibliche Fettdepot unter der Haut liegt, also subcutan, und dann klassischerweise im Bereich Beine, Hüfte und Po. Diese Form wird dann mit einer „Birnenform“ verglichen. Aber das abdominelle Fettgewebe scheint metabolisch besonders gefährlich zu sein. Meistens geht die Erkrankung heutzutage damit los, dass die Menschen sich ungesund ernähren und dadurch über zum Teil einen längeren Zeitraum zu viel Gewicht zunehmen.. Die mangelnde Bewegung, die den heutigen, „mordernen“ Lebensstil prägt, verstärkt dieses weiter. Schliesslich kommt eins nach dem anderen dazu.

Worum geht es bei der Bluttfettentgleisung?

Prof. Birkenfeld: Das bedeutet, dass der Cholesterinwert deutlich zu hoch ist – und zwar der des LDL-Cholesterins, das für uns das schlechtere von den beiden Arten ist, die wir in der Regel bestimmen. Es wird in Gefäßwände eingelagert und kann dort Arteriosklerose verursachen. Im Gegensatz dazu ist der HDL-Cholesterinwert dann häufig zu niedrig – welche Rolle das genau bei der Erkrankung spielt, ist aber noch nicht abschließend geklärt.. Generell braucht der Körper Cholesterin um z.B. Hormone zu bilden und auch für die Zellwände und das zentrale Nervensystem; Cholesterin hat also schon einen physiologischen Sinn. Allerdings haben wir heutzutage im Durchschnitt Cholesterinspiegel, die drei- bis vierfach höher liegen als zu früheren Zeiten, zum Beispiel auch im Vergleich zu Naturvölkern oder Säuglingen. Es ist ein Problem geworden, dass wir nicht in der Lage sind, dieses Cholesterin entsprechend niedrig zu halten oder herunterzuregulieren.

»Unser Körper kann nicht adäquat auf die dramatische Veränderung unseres Lebensstils reagieren.«


Seit wann ist dieses Problem so im Fokus? Kann man da von einer Modeerscheinung der Erkrankung sprechen?

Prof. Birkenfeld: Inzwischen nennt es sich schon fast eine Volkserkrankung. Der Begriff des Metabolisch-Vaskulären oder Metabolischen Syndroms wurde in den 80er Jahren von Professor Hanefeld und dem amerikanischen Wissenschaftler Jerry Reaven geprägt, obwohl Prof. Hanefeld der erste war, der es als solches benannt hat. Damals wurde die Krankheit noch nicht so stark beachtet wie heute, aber seitdem nimmt die Neuerkrankungsrate stetig zu. Schätzungen zufolge werden um das Jahr 2025 weltweit etwa 333 Millionen Menschen an Diabetes leiden und schon heute sind der WHO zufolge 600 Millionen Menschen adipös und 1,9 Milliarden Menschen übergewichtig.

Wie grenzt man die Adipositas vom Übergewicht ab?

Prof. Birkenfeld: Beides definiert sich am Body-Mass-Index (BMI). Der Body-Mass-Index berechnet sich leicht indem man das Körpergwicht 2 mal durch die Körpergröße in Meter ausgedrückt, teilt. So hat beispielsweise ein Mann, der 90 Kg wiegt und 1,75m groß ist, einen BMI von 31 Kg/m2. Einen Wert zwischen 18,5 und 25 bezeichnet man als Normalewicht, Übergewicht beginnt bei 25 und endet bei einem BMI von 30. Über 30 liegt dann die Adipositas. Die Schwäche des BMI ist, dass nicht verschiedene Fettdepots betrachtet werden. In der Praxis ist der BMI aber leicht zu erheben; Um das abdominelle Fett besser zu messen sollte aber der Bauchumfang vermessen werden.

»Wird der Bauchumfang sehr groß, stellt das ein besonderes Risiko dar, metabolische Folgeerkrankungen zu entwickeln.«


Wie haben Sie persönlich zu dem Forschungsschwerpunkt gefunden?

Prof. Birkenfeld: Bevor ich hierher kam, war ich Professor an der Charité, wo ich auch bei Prof. Friedrich Luft meine Facharztausbildung angefangen und meine erste Forschungsgruppe geleitet habe. Seitdem ich forsche, interessiere ich mich für den Stoffwechsel und gehe der Frage nach, wie Adipositas und Diabetes entstehen und zusammenhängen. Nach der Charité bin ich an der Yale Universität gewesen und hatte das Glück mit bei Professor Gerald Shulman zusammenarbeiten zu dürfen und von ihm lernen zu können. Prof. Shulman ist heutzutage der Forscher, der es als einer der ganz wenigen versteht, Klinische und Grundlagenforschung auf dem allerhöchsten Niveau zu vereinen. Das ist das, was wir unter ‚TranslationalerForschung‘ verstehen. Bei Prof. Shulman erlernte ich die Grundlagenforschung zur Entstehung des Diabetes Typ II, der Adipositas und wie das z.B. auch mit dem Alterungsprozess zusammenhängt. Später hatte ich an der Charité eine Professur zum Thema Entstehung und Therapie des Diabetes und wurde dann im September 2014 nach Dresden an die Uniklinik berufen auf die Professur für Metabolisch-Vaskuläre Medizin. Die Position beinhaltet zum einen die wissenschatliche Leitung des Studienzentrums sowie die Forschungstätigkeit an der Uniklinik. Ich behandele also Patienten und leite eine Grundlagenforschungsgruppe an der Universität, aber gleichzeitig leite ich nun auch das Zentrum für Klinische Studien. Diese Kombination ist für mich ideal und extrem spannend und herausfordernd. Mein Traum ist es, eine Forschungseinrichtung aufzubauen in der neue Erkenntnisse aus der dem Labor schnell in die Klinik gebracht werden können, und umgekehrt, neue Fragen aus der Klinik, im Labor bearbeitet. So hoffe ich, unseren Patienten bestmöglich helfen zu können. Und sie werden staunen, wir haben nun sogar einen sogenannten Transcampus zwischen Dresden und dem King’s College in London, so dass wir auch mit den exzellenten Londoner Wissenschaftlern zusammenarbeiten können.

Welche Forschungsprojekte leiten Sie da zum Beispiel?

Prof. Birkenfeld: Es gibt unter anderem ein Projekt, das ich schon in Yale begonnen habe. Dabei geht es um das so genannte Indy-Gen, also ein bestimmtes Gen, das sich abkürzt aus der Bezeichnung „I‘m not dead yet“, also auf Deutsch: ‚Ich bin noch nicht tot‘. Zunächst wurde dieses Gen in Fruchtfliegen gefunden; dabei hat sich gezeigt, dass man bei reduzierter Expression des Gens eine fast doppelt so hohe Lebenserwartung erreichen kann. Daher kommt auch der offizielle Genname Wir haben das dann in Säugetiere übertragen, wo wir zeigen konnten, dass Mäuse, bei denen das Gen ausgeschaltet ist, nicht dick werden und keinen Diabetes entwickeln, selbst wenn man sie auf eine Hochfettdiät setzt. Insofern hängt über das Gen die Stoffwechselregulation sehr nah mit dem Alterungsprozess zusammen. Das zeigt sich in der Forschung immer deutlicher.

Und wie geht es mit diesem Projekt weiter?

Prof. Birkenfeld:In diesem Projekt ist es unser Ziel, in Säugetieren nachzuweisen, dass die Hemmung des Gens zu einer Lebensverlängerung und einem gesunden Alterungsprozess führen kann. Wir würden gern dieses Gen als Angriffspunkt für die Therapie des Diabetes und der Adipositas validieren. Damit hätte man auch einen Punkt, um das Altern therapeutisch gesünder zu gestalten.

Das würde dann durch eine Gentherapie passieren?

Prof. Birkenfeld: Nein, wahrscheinlich durch ein Pharmakon, ein sogeanntes ‚Kleines Moelkül‘. Ein Gen produziert ja ein Protein; an diesem Genprodukt könnte ein Medikament angreifen und es hemmen. Diese Hemmung führt dann idealerweise zu einer Lebensverlängerung und einem gesundem Alterungsprozess. Wir haben auch schon erste Versuche laufen, die vielversprechende Ergebnisse zeigen. Trotzdem muss man auf dem Boden der Tatsachen bleiben: Bis in die Klinik ist es ein langer Weg, der mit vielen Hindernissen gepflastert ist.

»Die Neuerkrankungsrate am Metabolisch-Vaskulären Syndrom nimmt seit den 80er Jahren stetig zu.«

Lässt sich abschätzen, wie lange diese Entwicklung dauert?

Prof. Birkenfeld: Erfahrungsgemäß kann man für den gesamten Prozess fünf bis zehn Jahre bis zur Anwendung rechnen. Pharmafirmen haben Daten, die zeigen dass es von etwa 300 interessanten Ansätzen einer bis in die Klinik schafft.

Und solche klinischen Studien können Sie dann hier durchführen?

Prof. Birkenfeld: Wenn das gelingen sollte, und wir unseren Patienten so helfen könnten, dann wäre es natürlich traumhaft. Aber die meisten Versuche stranden vorher, weil man es gar nicht schafft, eine Substanz zu finden, die medikamentös den gewünschten Effekt hat. Oder es gibt Nebenwirkungen. Außerdem muss die Substanz noch bioverfügbar gemacht werden, sodass man sie auch einnehmen kann und sich im Körper die Wirkung zeigt. Schließlich muss der Effekt auch im Menschen stattfinden, das ist die letzte Hürde, die nicht immer klappt, selbst wenn vorher im Tiermodell alles funktioniert hat.

Und wie weit sind Sie aktuell?

Prof. Birkenfeld: Am Indy-Projekt arbeiten wir jetzt seit 2009. Wir haben die ersten Hinweise, dass es bei uns ähnlich funktioniert, aus menschlichen Geweben. Inzwischen gibt es Studien in Fliegen, Würmern, Mäusen und Primaten und es liegen erste Befunde vor, die zeigen, dass das Gen dort überall eine Rolle spielt. Dabei ist die medizinische Forschung den so genannten translationalen Weg gegangen, also vom niederen zum höheren Organismus. Ob man auf diesen Effekt aber schließlich medikamentös Einfluss nehmen kann, ist noch nicht gesagt.

Worin liegt denn der evolutionäre Vorteil dieses Gens?

Prof. Birkenfeld: Der Sinn wird wohl in seiner seiner Regulationsfähigkeit liegen. So, wie wir heute leben, brauchen wir das Gen eigentlich nicht mehr in dieser Ausprägung. Aber in Zeiten der Nahrungsknappheit ist es vorteilhaft, weil man dann Energie speichern kann. Es ist ein generelles Konzept, das sog. Konzept der ‚geizigen Gene‘ das besagt, das der Mensch sich heute an die Überflutung mit Energie und die mangelnde Bewegung nicht anpassen kann, weil es in der Evolution bisher immer vorteilhaft war, gut Energie speichern zu können. Die Gene haben sozusagen gelernt, gespeicherte Energie nicht wieder herzugeben. Überlebt haben immer die Individuen, die gut Energie speichern konnten. Jetzt ändert sich das plötzlich innerhalb kurzer Zeit und diejenigen, die viel Energie verbrennen, leben gesünder. Vielleicht hat der Mensch sich in tausend oder zehntausend Jahren wieder an die Bedingungen angepasst, aber im Moment geht es zu schnell.

Und Ihre Klinischen Studien hier im Haus haben auch dieses Thema im Fokus?

Prof. Birkenfeld: Richtig. Wir beschäftien uns mit dem gesamten Themenkreis des Metabolisch Vaskulären Syndroms. Teilweise sind die Studien selbstinitiiert, werden und aber zum Teil auch von Firmen vorgeschlagen. Was die verschiedenen Phasen der Studien angeht, beschäftigen wir uns hauptsächlich mit Phase 2 bis 4 Studien. Wir beschäftigen uns also nur mit Therapien, die schon auf Ihre Verträglichkeit hin getestet wurden. Wir haben viele Patienten die regelmässig zu uns kommen, weil wir frühzeitig, neue gut wirksame Medikamente in Studien bezgl der Wirksamkeit testen können, und weil wir uns sehr gut um unsere Patienten kümmern.

Um welche Fragestellungen geht es dabei?

Prof. Birkenfeld: Häufig sind das Medikamentenvergleiche. Wir wollen herausfinden, ob z. B. ein neues Medikament zur Behandlung des Diabetes eine bessere oder einfachere Wirkung hat als die bekannten Medikamente. Viele der älteren Medikamente, die zur Behandlung des Diabetes genutzt werden, tragen ein gewisses Risiko auch unter bestimmten Umständen zu einer Unterzuckerung führen zu können. Dieses Thema interessiert und momentan besonders. So führen wir Studien durch, in denen wir beobachten, welche Wirkung eine Unterzuckerungbei einem Diabetiker auf den Herzrhythmus, also das Kardiovaskuläre System, hat. Heute weiß man, dass eine deutliche Unterzuckerung für Diabetiker ebenso gefährlich ist wie die chronische Überzukkerung. Die Frage ist, woher das genau kommt, denn das ist noch nicht wirklich geklärt. Wir denken aber – und dazu haben wir und andere auch schon Ergebnisse – dass sich eine Unterzuckerung negativ auf das Herz auswirkt.

Weil die Leistungsfähigkeit des Muskels dann nicht mehr gegeben ist?

Prof. Birkenfeld: Wir konnten in unseren Studien erstmals beobachten, dass es oft unbemerkt. Herzrhythmusstörungen kommt. Wir vermuten, dass es daran liegt, dass es durch die Unterzukkerung zu einem Anstieg der Stresshormone kommt . Vor allem Adrenalin und Noradrenalin sollen der Unterzuckerung entgegenwirken, aber diese Hormone haben den Effekt, die elektrische Stabilität des Herzens zu verändern; unter Umständen kann das zu diesen Rhythmusstörungen führen.

»Schätzungen zufolge sind um das Jahr 2025 weltweit etwa 1,5 Milliarden Menschen übergewichtig.«

Ist das nicht gefährlich, solche Studien durchzuführen?

Prof. Birkenfeld: Natürlich darf man so etwas nicht bewusst herbeiführen, das versteht sich von selbst- Man kann aber beobachten und protokollieren, um so zukünftige Therapien zu verbessern. Wir können kontinuierlich über viele Tage den Blutzukker messen und gleichzeitig das EKG aufzeichnen mit einem sogenannten Event-Recorder. So gelingt es diese Zusammenhänge aufzudecken. Für unser Zentrum ist dieser relativ einfache Versuchsaufbau auch ein Alleinstellungsmerkmal, den nutzten weltweit nur wir.

Warum ist das so?

Prof. Birkenfeld: Ein Problem heutzutage ist, dass sich viele nur auf ihren eigenen Fachbereich konzentrieren und nicht über den sprichwörtlichen Tellerrand schauen. Die Kardiologen behandeln ihre Themen und die Endokrinologen wiederum die ihren – beides zu verbinden ist ziemlich selten. Aber das ist das Schöne, sowohl am Zentrum als auch an meiner Professur: Metabolisch-vaskulär bedeutet ja, dass wir auf die Gefäße und das Herzkreislaufsystem schauen, und genau das haben wir hier gemacht. Es geht bei uns schließlich auch um multimorbide Patienten, also solche, die viele verschiedene Erkrankungen haben. Normalerweise würden diese Menschen zu ganz unterschiedlichen Ärzten gehen, wo dann jeder sein Fachgebiet behandelt, aber wir können hier alles als ein Ganzes betrachten, wo jeder Effekt mit den anderen in Wechselwirkung steht und eng zusammenhängt. Gerade diese multimorbiden Patienten sind auch besonders gefährdet. Teilweise haben sie vielleicht schon einen Herzinfarkt gehabt oder leiden an einer koronaren Herzerkrankung; wenn dann eine Unterzuckerung eintritt, sind sie am Herzen viel anfälliger. Daher ist es so wichtig, das System ganzheitlich zu betrachten.

Was sind dann die unmittelbaren Schlüsse, die Ihre Studien erlauben?

Prof. Birkenfeld: Wir können sagen, welche Patienten besonders gefährdet sind, welche weiteren Einflussgrößen es gibt, und wir werden herausfinden, welche Medikamente für welche Patienten besonders günstig sind, um einerseits eine gute Diabeteseinstellung zu erreichen, aber andereseits Unterzuckerungen zu vermeiden. Man nennt das personalisierte Medizin – gerade für multimorbide Patienten ist das wichtig.