Die Bedeutung von PPARg für die Adipozytokin-Sekrektionsmuster von 3T3-L1-Fettzellen und deren Wirkung auf die Insulin-Signalwege in HepG2-Zellen

Einleitung und Fragestellung: Mehrere Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass von Adipozyten abgegebene Botenstoffe (Adipozytokine) mitverantwortlich für die Entstehung der adipositasassoziierten Folgeerkrankungen, wie Typ2 Diabetes, sind. Einer der wichtigsten Regulatoren der Fettzelldifferenzierung ist der Transkriptionsfaktor PPARg. Eine veränderte Genexpression von PPARg in Fettzellen führt zu einer veränderten Expression von Differenzierungs-Markerproteinen. Dies wiederum führt zu Änderung des Sekretionsprofils der Adipozytokine. Ziel dieser Untersuchungen ist die Identifizierung neuer Sekretionsprodukte mit dem transgenen 3T3-L1 Adipozyt-Zellmodell und ihre Interaktion mit Leberzellen (HepG2) bei der Entstehung von Insulinresistenz.

Methoden: PPARg cDNA wurde in einen eukaryontischen Expressions-Vektor kloniert und in 3T3-L1-Zellen transient exprimiert. Zur Reprimierung von PPARg wurde ein regulierbares und reversibles „knockdown“ Vektorsystem gewählt. Die transgenen 3T3-L1-Zellen wurden nach Standard Protokoll differenziert, wobei die Differenzierung mittels Oil-Red Färbung und Markerproteinen verfolgt wurde. Von den differenzierten 3T3-L1-Zellen wurde konditionierte Medien hergestellt. Die so gewonnenen Überstände werden anschließend einer Protein-Arrayanalyse zugeführt. Die Effekte vom konditionierten Medien auf die Insulinsignalweiterleitung in HepG2-Zellen wurde mittels Westernblots analysiert.

Ergebnisse: Die Überexpression von PPARg in 3T3-L1-Zellen führt zu einer vorzeitigem Ausdifferenzierung der Zellen. PPARg reprimierte Zellen differenzieren mit Verzögerung. Der erste phänotypische Unterschied ist, dass die Adipozyten von PPARg reprimierten Fettzellen multivakuolär und relativ klein sind. Im Gegensatz dazu sind die Fettzellen von PPARg überexpremierenden Zellen eher univakuolär und relativ groß. HepG2-Zellen zeigen eine deutliche Insulinresistenz nach einer Behandlung mit konditionierten Fettzellüberständen auf der Ebene der PKB/AKT und der MAP-Kinase ERK1/2 Phosphorylierung. Dahingegen hat der Fettzellüberstand aus „knockdown“ PPARg 3T3-L1-Zellen keinen Einfluss auf die Insulinresistenz.

Schlussfolgerung: Der Unterschied in der Insulinempfindlichkeit von HepG2-Zellen nach Behandlung mit konditionierten Medien der beiden 3T3-L1-Zelllinien, korreliert wahrscheinlich mit dem Sekretionsprofil der Adipozytokine. Welche Adipozytokine dabei genauer eine Rolle spielen wird derzeit charakterisiert. Ein besseres Verständnis der Bedeutung von PPARg für die Sekretion von Fettzellen- sowie die Interaktion mit Leberzellen, kann zu neuen Strategien führen, die bei Entstehung von Adipositas und ihren assoziierten Folgeerkrankungen eine Rolle spielen.