Charakterisierung der Funktion von Hitzeschockprotein 60 bei der Entwicklung der Fettgewebsentzündung und Insulinresistenz

Abstract

Fragestellung: Adipositas ist ein wesentlicher Risikofaktor fur die Entstehung von Insulinresistenz und Typ 2 Diabetes. Im Verlauf der Adipositas werden vermehrt Mediatoren aus dem Fettgewebe freigesetzt, die zur Fettgewebsentzundung fuhren. Diese Entzundungsmediatoren konnen lokal (Adipozyten) sowie systemisch (Skelettmuskelzellen) wirken und zur Entwicklung von Insulinresistenz beitragen. Die Signale, die eine Fettgewebsentzundung initiieren sind bislang unbekannt. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass dem Stress- und Hitzeschockprotein 60 (Hsp60) neben seiner Rolle als Chaperon auch regulatorische Eigenschaften zukommen. Daher war das Ziel, die Wirkung von autologem Hsp60 auf humane Adipozyten und Skelettmuskelzellen (SkMC) sowie die Bedeutung von Hsp60 in der Entstehung der Fettgewebsentzundung und der Insulinresistenz aufzuklaren. Methodik: Primare humane subkutane Praadipozyten wurden zu Adipozyten differenziert. Die Hsp60-Freisetzung aus unbehandelten und Zytokin-behandelten (je 1000 U/ml TNF-α, IFNγ, IL-β) Adipozyten sowie die Hsp60-Plasmaspiegel 18 normalgewichtiger (BMI: 23,4±5,6kg/m2) und 23 adiposer Individuen (BMI: 44,5±5,6kg/m2) wurden mittels ELISA quantifiziert. Die Hsp60-Bindung wurde mittels FACS quantifiziert. Die Hsp60-induzierte Freisetzung von Entzundungsmediatoren wurde mithilfe des Multiplex-Beads-Verfahrens untersucht. Adipozyten und SkMC wurden mit Hsp60 (5–20µg/ml) inkubiert und die Aktivierung spezifischer Signalproteine analysiert. Ergebnisse: Humane Adipozyten exprimieren und setzen Hsp60 frei. Nach Simulation einer Entzundung durch Inkubation mit pro-inflammatorischen Zytokinen wurden in den Zellkulturuberstanden der Adipozyten hohere Hsp60-Spiegel im Vergleich zu unbehandelten Zellen gemessen (0,9±0,3ng/ml vs. 0,4±0,3ng/ml; p<0,01). Adipose Individuen wiesen im Vergleich zu schlanken Probanden hohere Hsp60-Plasmaspiegel auf (20,3±1,0ng/ml vs. 12,6±11,0ng/ml; p<0,05). Ferner bindet Hsp60 spezifisch an humane Adipozyten und SkMC. In Adipozyten induzierte Hsp60 konzentrationsabhangig die Freisetzung von TNF-α, MIP1α, RANTES, MCP-1, IL-6 und IL-8. Erstmalig konnte auch eine Hsp60-induzierte Sekretion der Myokine MCP-1 (1,2±0,6ng/ml; p=0,001), IL-6 (0,4±0,3ng/ml; p<0,001) und IL-8 (1,7±0,9ng/ml; p<0,01) gezeigt werden. Hsp60 aktivierte sowohl in Adipozyten als auch in SkMC pro-inflammatorische Signalwege (JNK, ERK1/2 und NFκB) und reduzierte die Insulin-stimulierte Phosphorylierung der Akt auf 55,0±28,2% (p<0,05) bzw. 50,3±8,0% (p<0,01). Schlussfolgerung: Hsp60 wird von humanen Adipozyten freigesetzt und ist im Plasma adiposer Menschen erhoht. Hsp60 induziert in vitro Insulinresistenz in humanen Adipozyten und SkMC, die durch Aktivierung pro-inflammatorischer Signalwege und erhohte Sekretion von Entzundungsmediatoren erklarbar ist. Hsp60 konnte somit eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Fettgewebsentzundung sowie der Insulinresistenz zukommen.