Ist der Schutzmechanismus ungesättigter Fettsäuren gegenüber Palmitinsäure-induzierter Lipotoxizität in insulinproduzierenden Zellen mit einer Lipid droplet-Bildung assoziiert?

Fragestellung: Der Typ-2-Diabetes ist mit erhöhten Konzentrationen freier Fettsäuren (FFA) assoziiert, welche β-Zell-Dysfunktion und Apoptose auslösen. In in-vitro-Experimenten induzieren nur langkettige gesättigte FFA Lipotoxizität in insulinproduzierenden Zellen, wohingegen ungesättigte FFA nicht toxisch sind. Einige ungesättigte FFA sind sogar in der Lage, gegen Lipotoxizität zu schützen. Der Mechanismus der Schutzfunktion ist bislang nicht aufgeklärt. Er steht möglicherweise im Zusammenhang mit der durch ungesättigte FFA induzierten Bildung von Lipid droplets. Ziel der Studie war es, durch Struktur-Wirkungs-Beziehungen eine Korrelation zwischen der Schutzfunktion und Lipid droplet-Bildung bei unterschiedlichen ungesättigten FFA nachzuweisen.

Methodik: Insulinproduzierende RINm5F und Ins-1E-Gewebekulturzellen wurden für 24h mit gesättigten und ungesättigten Fettsäuren unterschiedlicher Kettenlänge und unterschiedlichen Sättigungsgrads inkubiert. Anschließend wurde die Viabilität mittels MTT-Test gemessen und die Akkumulation von Lipid droplets mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie nach Oil Red O Färbung quantifiziert.

Ergebnisse: Langkettige ungesättigte FFA (C18/C20) induzierten in insulinproduzierenden RINm5F-Zellen die Bildung von Lipid droplets, wobei mit steigender Doppelbindungsanzahl die Lipid droplet-Akkumulation abnahm. Bei der Schutzwirkung ungesättigter FFA gegenüber der Lipotoxizität der langkettigen gesättigten Fettsäure Palmitinsäure (PA) ließ sich hingegen keine Abhängigkeit vom Sättigungsgrad erkennen. Einen großen Einfluss auf die Schutzwirkung hatte hingegen die Kettenlänge der ungesättigten FFA. Hier zeigten C20-Fettsäuren im Mittel einen 5fach effektiveren Schutz als C18-Fettsäuren. Den besten Schutz gegenüber Palmitinsäuretoxizität in insulinproduzierenden Zellen vermittelte Eicosapentaensäure (C 20:5), eine Omega-3-Fettsäure, die ernährungsphysiologisch von besonderer Bedeutung ist.

Schlussfolgerung: Langkettige ungesättigte Fettsäuren können insulinproduzierende Zellen vor der Lipotoxizät gesättigter Fettsäuren schützen. Dieser Schutzeffekt ist offenbar nicht von Lipid droplets abhängig.