Glucose Transporter 1 überexprimierende Mesangien-Zellen als Modell für chronische Hyperglykämie: Bedeutung des AP-1 Komplexes und HIF1alpha für die VEGF und IL-6 Produktion

Einleitung: Bei chronischer high-glucose Exposition kommt es pathophysiologisch zu einer Hochregulation des Glucose Transporter 1 (GT1) in Mesangienzellen, das Modell der GT1-überexprimierenden Mesangien-Zellen spiegelt daher den erhöhten Glucose-Flux bei Diabetes wider („Hypermetabolismus“). Diese Zellen zeigen vermehrte extrazelluläre Matrixproduktion und stellen somit ein Modell für Diabetische Nephropathie dar.

Ziele: Zur weiteren Aufklärung der Pathomechanismen untersuchten wir die differentielle Genregulation in den GT1-Zellen gegenüber Kontroll-Zellen.

Methodik: DNA-Microarray, RT-PCR, ELISA, Western Blot, siRNA, Gelshift-Analysen (EMSA).

Ergebnis: Wir fanden einen 30fachen Anstieg von IL-6 und einen zweifachen Anstieg von VEGF im Microarray, diese Induktion wurde mittels RT-PCR und auch auf Proteinebene bestätigt. Mittels EMSA wurde eine starke Bindung von AP-1 Proteinen aus den GT1-Zellen an DNA-Sequenzen des IL-6 Promoters nachgewiesen, während NFkB, NF-IL-6 und CREB nicht unterschiedlich gegenüber den Kontrollzellen aktiviert waren. Ferner wurde bei Kernextrakten aus den GT1-Zellen eine verstärkte Bindung an das „Hypoxie response element“ des VEGF-Promotors gefunden. Knock-down-Experimente mit siRNA Oligonukleotiden mit den GT1-Zellen zeigten: Die Suppression von JunD aus dem AP-1 Komplex reduziert die IL-6 Expression auf ca. 75% und die VEGF-Expression auf ca. 50%. Die HIF1alpha-Suppression führt zu einem deutlichen Abfall von VEGF mRNA (ca. 60%) ohne Einfluss auf IL-6.

Schlussfolgerung: Die Expression der Zytokine VEGF und IL-6, die durch ihre proliferative und inflammatorische Wirkung zur Initiation und Progression der diabetischen Nephropathie beitragen können, wird in einem Modell des erhöhten Glucose-Flux deutlich induziert. Gemeinsam ist die Regulation durch AP-1, das eine wichtige Rolle bei Inflammation und Proliferation inne hat. Die Abhängigkeit der erhöhten VEGF-Produktion von HIF1alpha könnte einen bisher nicht beachteten wichtigen Pathomechanismus bei diabetischer Nephropathie darstellen.