Dispositionsindex

Physiologisch passen sich die Insulinsensitivität und die Betazellfunktion über einen längeren Zeitraum aneinander an. Das bedeutet, dass etwa bei "gesunder" Adipositas, also ohne Vorliegen eines Diabetes mellitus, die Betazellmasse mit abnehmender Insulinsensitivität (also zunehmender Insulinresistenz) ansteigt. Umgekehrt nimmt die Betazellfunktion bei hoher Insulinsensitivität ab (z.B. im prolongierten Hungerstoffwechsel). Diese längerfristige Anpassung der Drüsenmasse an den Bedarf stellt ein allgemeines Prinzip in der Endokrinologie dar und wird als dynamische Kompensation bezeichnet.

Hyperbolischer Zusammenhang zwischen Insulinsensitivität und Betazellfunktion im "metabolisch gesunden" Organismus. Durch dynamische Kompensation nimmt die Betazellmasse bei progredienter Insulinresistenz zu, der Dispositionsindex als Produkt aus Insulinsensitivität und Betazellfunktion (grüne Linie) bleibt konstant (Übergang von A nach B). Wenn das nicht oder nicht ausreichend gelingt (Übergang von A nach C) resultiert ein Prädiabetes oder Diabetes mellitus Typ 2.

Der Dispositionsindex als Produkt aus Insulinsensitivität und Betazellfunktion bleibt im gesunden Organismus bei Variationen der Körperzusammensetzung und der Insulinresistenz konstant. Wenn, etwa bei fortgeschrittenem metabolischem Syndrom, die Betazellen nicht mehr in der Lage sind, die zunehmende Insulinresistenz zu kompensieren, sinkt der Dispositionsindex ab und die Glukosehomöostase wird beeinträchtigt. Je nach Ausmaß der Reduktion des Dispositionsindex tritt dann ein Prädiabetes oder ein Diabetes mellitus Typ 2 ein.

Zur Ermittlung des Dispositionsindex müssen Daten über die Insulinempfindlichkeit und die Betazellfunktion gewonnen werden. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen:

• über eine Glucose-Clamp-Untersuchung
• über einen intravenösen Glukosetoleranztest mit engem Messraster ("frequently-sampled intravenous glucose tolerance test", fsIGT)
• einen oralen Glukosetoleranztest mit engem Messraster ("frequently-sampled oral glucose tolerance test", fsOGT) oder
• auf der Grundlage von Nüchternkonzentrationen für Glukose und Insulin (SPINA Carb).

Glucose-Clamp-Untersuchung

Wenn man für die Bestimmung eine Glucose-Clamp-Untersuchung zugrunde legt, wird der Dispositionsindex als Produkt aus der Insulin-Antwortkurve (${\displaystyle AUC_{\Delta Insulin}}$) und dem Insulin-Sensitivitätsindex (${\displaystyle ISI_{Clamp}}$) mit

$${\displaystyle DI_{Clamp}=AUC_{\Delta Insulin}\times ISI_{Clamp}}$$

berechnet.^[2]

Dabei ist ${\displaystyle ISI_{Clamp}}$ der Quotient aus der mittleren Glukoseinfusionsrate und der durchschnittlichen Insulinkonzentration während der Clamp-Untersuchung:

$${\displaystyle ISI_{Clamp}={\frac {\overline {GIR}}{\overline {[Insulin]}}}}$$

Intravenöser Glukosetoleranztest

Bei Verwendung eines fsIGT sind die Zeitreihen der Insulin- und Glukosekonzentrationen mit dem Minimal Model abzugleichen. Dann kann der Dispositionsindex mit

$${\displaystyle {DI}_{fsIGT}={\varphi }_{1}\times {S}_{I}}$$

aus der ersten Phase der Insulinantwort (${\displaystyle {\varphi }_{1}}$) und dem Insulinsensitivitätsindex (S_I) ermittelt werden.^[3]

Oraler Glukosetoleranztest

Bei Einsatz eines fsOGT ist das Verfahren nach Matsuda und DeFronzo einzusetzen.^[4] Dann kann der Dispositionsindex mit

$${\displaystyle {DI}_{fsOGT}=IGI\times ISI_{composite}}$$

aus dem insulinogenen Index (IGI) und dem Insulin-Sensitivitäts-Index (ISI_composite) berechnet werden.

SPINA Carb

Für die Berechnung des statischen Dispositionsindex SPINA-DI sind nur Nüchtern-Konzentrationen für Insulin und Glukose notwendig. Er wird dann mit

$${\displaystyle SPINA{\text{-}}DI=SPINA{\text{-}}GBeta\times SPINA{\text{-}}GR}$$

als Produkt aus der Sekretionsleistung der Betazellen (SPINA-GBeta) und der Insulin-Rezeptorverstärkung (SPINA-GR) berechnet.^[5]

Die dargestellten Ansätze liefern ähnliche, aber leicht unterschiedliche Informationen. Auch wenn die Ergebnisse der vier Bestimmungsmethoden signifikant miteinander korrelieren,^[5] gibt es biologische Faktoren, die Abweichungen nach sich ziehen. Sie beruhen z.B. auf den unterschiedlichen Mechanismen, welche die statische und dynamische Insulinsekretion bestimmen. In einer Vergleichsstudie war die Trennschärfe des statischen Dispositionsindex für die Diagnostik eines Diabetes mellitus höher als die des oGTT-basierten Dispositionsindex nach Matsuda und DeFronzo.^[5]