Zusammenfassung (Deutsch)
In dieser Arbeit sollten die Auswirkungen postprandialer Hyperglykämie und gesteigerter Insulinsekretion auf junge, schlanke Probanden analysiert werden. Hierzu zählen sowohl die systemischen Konzentrationen verschiedener Adipozytokine als auch die Gen- und Proteinexpressionen im Blutmonozyten. Letzteres beinhaltete sowohl NF-kappaB regulierte Gene, Gene des Insulinsignalwegs als auch Gene des ...
Zusammenfassung (Deutsch)
In dieser Arbeit sollten die Auswirkungen postprandialer Hyperglykämie und gesteigerter Insulinsekretion auf junge, schlanke Probanden analysiert werden. Hierzu zählen sowohl die systemischen Konzentrationen verschiedener Adipozytokine als auch die Gen- und Proteinexpressionen im Blutmonozyten. Letzteres beinhaltete sowohl NF-kappaB regulierte Gene, Gene des Insulinsignalwegs als auch Gene des Lipid- und Glukosestoffwechsels.
Die Plasmakonzentrationen der beiden erst kürzlich identifizierten Adipozytokine CORS-26 und Omentin blieben 2 h nach oraler Glukosebelastung unverändert, was jedoch durch andere Methoden wie einem ELISA nochmals untersucht werden sollte. Andere Plasmakonzentrationen wiesen deutliche geschlechtsspezifische
Unterschiede auf: So waren die Plasmaspiegel an Leptin und Adiponektin bei Frauen signifikant höher als bei Männern, was Unterschiede in der Pathophysiologie von Diabetes und Arteriosklerose teilweise erklären könnte. Der ApoE Plasmaspiegel sank nur bei Männern 2 h nach Glukoseaufnahme ab, während er bei Frauen unverändert blieb.
Vermehrte Glukoseaufnahme in den Blutmonozyten führt zur Erhöhung der ROS und zu einer verstärkten NF-kappaB Translokation in den Zellkern. So konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass 2 h nach oraler Glukosebelastung die Genexpression gewisser NF-kappaB regulierter Gene wie IL-8 und SOD2 anstieg, während diese bei IL-6 und Resistin unverändert bleib. Die intrazelluläre Proteinmenge dieser Gene verhielt sich im OGTT wie folgt: Die Proteine SOD2, IL-8 und IL-6 wurden nicht reguliert, während das intrazelluläre Resistin anstieg. Hingegen blieb die Resistinsekretion unverändert, was die Vermutung zulässt, dass durch orale Glukosebelastung bzw. Insulinexposition die Resistinstabilität bzw. -synthese gefördert wird, wodurch der intrazelluläre Resistinspiegel ansteigt. Des Weiteren sank sowohl die IL-8 als auch die IL-6 Plasmakonzentration 2 h nach oraler Glukosegabe ab, was auf einen antiinflammatorischen Effekt des Insulins hinweisen könnte. Da Blutmonozyten eine essentielle Rolle in der innaten Immunabwehr und der Arteriosklerose spielen, wurde der Einfluss oraler Glukoseaufnahme in diesen Zellen analysiert.
Da der Insulinsignalweg eng mit dem Lipidstoffwechsel in Verbindung steht, wurden einige dieser Gene untersucht. Adiponektin greift über seine Rezeptoren stimulierend am Insulinsignalweg an und es stellte sich heraus, dass die AdipoR1 mRNA induziert wird, während die AdipoR2 mRNA unverändert blieb. Dies lässt eine größere Bedeutung von AdipoR1 im Monozyten vermuten. Auch die ApoE mRNA wurde durch orale Glukoseaufnahme im Monozyten induziert, während die ApoE Plasmakonzentration bei Männern sank. Zudem erfolgte eine Induktion der ABCA1 mRNA, was darauf hindeutet, dass orale Glukosebelastung bzw. Insulin den reversen Cholesterintransport im Monozyten fördert.
Flotillin-1, ein Bestandteil membranständiger Lipid Rafts, ist an der Insulin stimulierten Glukoseaufnahme in die Muskelzelle beteiligt. Während die Flotillin-1 mRNA 2 h nach oraler Glukosebelastung bei 9 der 10 Probanden supprimiert wurde, verhielt sich die intrazelluläre Proteinkonzentration an Flotillin-1 wie folgt: Während sie bei 5 Probanden abfiel, stieg sie bei 4 Spendern an. Bei einem Spender konnte kein Flotillin-1 detektiert werden. Dies legt die Vermutung nahe, dass Flotillin-1 auch im Monozyten an der Glukoseaufnahme beteiligt ist. Die Rolle des Flotillin-1 in der Insulin stimulierten Glukoseaufnahme scheint jedoch eine andere zu sein, als in der Skelettmuskelzelle und sollte durch weiterführende in vitro Untersuchungen identifiziert werden.
Da der humane Blutmonozyt an vielen Pathomechanismen wie der Entstehung der Insulinresistenz und der Arteriosklerose beteiligt ist und diese wiederum eng mit dem Insulinsignalweg und der Glukoseaufnahme in die Zelle in Verbindung stehen, könnten Proteinen wie Flotillin-1 in Zukunft eine entscheidende pharmakologische Bedeutung zukommen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Impaired glucose metabolism is linked to inflammation and altered functions of immune cells.
This dissertation analysed the influence of postprandial hyperglycemia and elevated insulin in young and slim adults. For this, systemic concentrations of adipokines as well as the gene expression in human monocytes were analysed.
Circulating leptin was reduced 2 h after glucose uptake whereas ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Impaired glucose metabolism is linked to inflammation and altered functions of immune cells.
This dissertation analysed the influence of postprandial hyperglycemia and elevated insulin in young and slim adults. For this, systemic concentrations of adipokines as well as the gene expression in human monocytes were analysed.
Circulating leptin was reduced 2 h after glucose uptake whereas adiponectin and resistin levels are not changed. Distribution of adiponectin and CORS-26 isoforms were similar before and after glucose ingestion. Omentin is highly abundant in plasma and immunoblot analysis revealed no alterations when plasma levels before and 2 h after glucose intake were compared. Leptin and adiponectin are higher abundant in women and this was confirmed in our study group.
Glucose uptake is associated with an increase of ROS detoxifying enzyme and higher expression of NF-kappaB induced genes like CXCL8. Monocytes of the probands were isolated in the fasted state and 2 h after glucose ingestion and CXCL8 mRNA and protein were increased in the latter. CXCL8 was also higher when determined in the cell lysate of leukocytes 2 h after glucose uptake whereas plasma CXCL8 levels were significantly reduced. Incubation of monocytes with insulin for 2 h induced CXCL8 mRNA and secretion whereas glucose had no effect. Inhibition of the phosphatidylinositol 3-kinase by wortmannin or the mammalian target of rapamycin by rapamycin did not influence insulin-mediated CXCL8 induction. In contrast, blockage of the ERK-specific MAP kinase MEK with PD98059, that prevents phosphorylation of ERK1/ERK2, abrogated insulin-induced CXCL8 release in primary monocytes. In summary, these data indicate that oral glucose uptake in insulin-sensitive adults is associated with elevated monocytic and reduced systemic CXCL8.
Flotillin, a lipid raft-associated protein, is also involved in the insulin stimulated uptake of glucose in muscle cells. Flotillin-1 mRNA was reduced 2 h after oral glucose uptake in monocytes in 9 out of 10 probands. The intracellular concentration of flotillin-1 was decreased in monocytes of 5 probands and increased in monocytes of 4 probands. In monocytes of one proband, flotillin-1 could not be detected.
Monocytes are central players in insulin resistance und arteriosclerosis and the current findings may further contribute to understand the relation of glucose metabolism and innate immunity.
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