ERK1/2-abhängige Hemmung Insulin-stimulierter Signalwege durch Prostaglandin PGE2 (PGE2) in primären Hepatozyten der Ratte

Einleitung: PGE2, das bei Entzündungsreaktionen lokal aus Kupfferzellen freigesetzt wird, unterdrückte ähnlich wie IL–6 die Insulin-abhängige Stimulation der Glykogensynthese. Dieser Hemmung lag in beiden Fällen eine Abschwächung der Insulin-stimulierten Akt-Phosphorylierung zu Grunde. Im Gegensatz zu IL–6 reduzierte PGE2 die Autophosphorylierung des Insulinrezeptors nicht. Daher schien PGE2 die Insulinrezeptorsignalkette auf einer Stufe distal des Rezeptors und proximal von Akt zu unterbrechen. Der zugrundeliegende Mechanismus und die daran beteiligten PGE2-Rezeptoren sollten charakterisiert werden. Methoden: Primäre Hepatozyten wurden 330 min±PGE2 inkubiert und danach 15 min mit Insulin stimuliert. Im Western-Blot mit phosphospezifischen Antikörpern wurde die Aktivierung von Insulinrezeptor, Akt und ERK1/2 bestimmt. Der Einbau von 14C-Glucose in Glykogen wurde als Maß der Glykogensynthese gemessen. Ergebnisse: Die Vorinkubation von Hepatozyten mit PGE2 und/oder IL–6 hemmte die Insulin-abhängige Steigerung der Glykogensynthese und Akt-Phosphorylierung. Im Gegensatz zu IL–6 führte die PGE2-Vorinkubation nicht zur Hemmung der Insulinrezeptor-Autophosphorylierung, dafür aber zu einer persistierenden Aktivierung von ERK1/2, die durch Insulin weiter gesteigert werden konnte. Wurden die Zellen während der Vorinkubation mit dem ERK1/2-Inhibitor PD98059 behandelt, war die PGE2-abängige, nicht aber die IL–6-abhängige Hemmung der Insulin-stimulierten Akt-Phosphorylierung aufgehoben. In HepG2-Zellen, die stabil mit dem EP3ß-Rezeptor transfiziert waren, aktivierte PGE2 ERK1/2 persistierend und hemmte die Insulin-abhängige Akt-Phosphorylierung, während in nicht-transfizierten HepG2-Zellen, die keinen PGE2-Rezeptor exprimieren, weder ERK1/2 aktiviert noch die Insulin-stimulierte Akt-Phosphorylierung gehemmt wurde. Diskussion: Offensichtlich hemmen IL–6 und PGE2 die Insulin-abhängige Glucoseverwertung in Hepatozyten über unterschiedliche Wege: Während IL–6 wahrscheinlich durch Induktion von SOCS3-Proteinen, die am Insulinrezeptor und am IRS2 binden, zu einer globalen Blockade der intrazellulären Insulinrezeptor-Signaltransmission führte, hemmte PGE2 die initiale Signalweiterleitung vom Insulinrezeptor nicht, sondern führte EP3-Rezeptor-vermittelt syngergistisch mit Insulin zu einer persistierenden ERK1/2-Aktivierung und nachfolgend, wahrscheinlich über eine Serin-Phosphorylierung des IRS2, zur selektiven Hemmung der Insulin-abhängigen Akt-Aktivierung.

Abkürzungen: Akt: Proteinkinase B; EP3: Prostaglandin E2-Rezeptor, Subtyp 3; ERK1/2: extrazellulär Signal-regulierte Kinase 1 und 2; IL-6: Interleukin-6; IRS: Insulin-Rezeptor-Substrate; PGE2: Prostaglandin E2; SOCS3: Suppressor of Cytokine Signaling 3