Diabetologie und Stoffwechsel 2011; 6 - P292
DOI: 10.1055/s-0031-1280959

Signalwege des humanen MT2-Rezeptors in der pankreatischen β-Zelle

E Albrecht 1, E Mühlbauer 2, S Wolgast 2, K Hofmann 1, E Peschke 1
  • 1Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Anatomie und Zellbiologie, Halle (Saale), Germany
  • 2Sächsische Akademie der Wissenschaften zu Leipzig, Leipzig, Germany

Einleitung: In jüngerer Zeit wurde die Bedeutung von Melatonin für die Diabetesentstehung intensiv diskutiert. Zahlreiche Untersuchungen belegten Zusammenhänge zwischen bestimmten genetischen Varianten des humanen MT2-Rezeptors (hMT2) und erhöhten Nüchternblutglukosespiegeln sowie einem erhöhten Risiko an Typ 2-Diabetes zu erkranken. Mehrere Studien zeigten, dass der MT1- und der MT2-Rezeptor in pankreatischen Inseln des Menschen und der Ratte sowie in der Ratten-Insulinoma-β-Zelllinie INS1 exprimiert sind. Außerdem wurde nachgewiesen, dass Melatonin die Insulinsekretion beeinflusst. Dabei zeigten die meisten Studien einen hemmenden Effekt, einige jedoch wiesen auf eine stimulatorische Wirkung hin. Im vorliegenden Versuch sollte durch die Transfektion des humanen MT2-Rezeptors in der INS1-Zelle gezeigt werden, über welche Signaltransduktionskaskade der hMT2-Rezeptor die Insulinfreisetzung beeinflusst.

Methodik: Das Plasmidkonstrukt pTRexDest30 mit der cDNA des hMT2-Rezeptors wurde mithilfe des Transfektionsreagenz Fugene® in die INS1-Zellen eingeschleust. Die Selektion der Klone, die stabil den hMT2-Rezeptor exprimieren, erfolgte mit dem Antibiotikum G418. Die Expression des hMT2-Rezeptors wurde mit PCR überprüft. Darüber hinaus wurden Inkubationsexperimente durchgeführt. Anschließend wurde die Insulinkonzentration im Zellkulturüberstand mittels Radioimmunoassay gemessen. Ebenso wurden im Zelllysat die cAMP- und cGMP-Konzentrationen mittels Enzymimmunoassay bestimmt. Veränderungen der intrazellulären Calciumkonzentration wurden durch Calcium-Imaging nachgewiesen.

Ergebnisse: Durch molekularbiologische Untersuchungen konnte belegt werden, dass die transfizierten Zellen (hMT2-INS1) den humanen MT2-Rezeptor exprimieren. Ebenso konnte gezeigt werden, dass Melatonin die durch den unspezifischen Phosphodiesterasehemmer IBMX-stimulierte Insulinsekretion der hMT2-INS1-Zellen stärker senkt als die der INS1-Zellen. Des Weiteren wiesen die hMT2-Rezeptor exprimierenden Zellen nach Melatonininkubation eine stärkere Senkung der intrazellulären second messenger cAMP und cGMP auf. Beim Calcium-Imaging wurden die Zellen kurzzeitig mit Melatonin stimuliert, dabei reagierte die gleiche Anzahl an Zellen beider Zelllinien mit einem Anstieg des intrazellulären Calciums.

Diskussion: Im Rahmen dieser Studie konnte gezeigt werden, dass die Insulinsekretion der β-Zelle über den heterolog exprimierten hMT2-Rezeptor gesenkt werden kann. Dies wurde vor allem durch Senkung des cAMPs, aber auch des cGMPs vermittelt. Die direkte Kopplung von cAMP-Gehalt und Insulinfreisetzung ist seit längerem bekannt. Ein stimulatorischer Einfluss des hMT2-Rezeptors auf die β-Zelle, der erwartungsgemäß von einem Anstieg des intrazellulären Calciums begleitet wird, konnte durch die durchgeführten Untersuchungen hingegen nicht belegt werden. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, ob über den MT2-Rezeptor ein synchronisierender Effekt auf circadiane Prozesse der β-Zelle ausgeübt werden kann.