Diabetologie und Stoffwechsel 2009; 4 - FV_68
DOI: 10.1055/s-0029-1221864

Proteomanalyse und deren Relation zu ultralstrukturellen Anpassungsmechanismen im Skelettmuskel bei Typ 2 Diabetes

S Lehmann 1, G Fitzl 2, M von Bergen 3, M Blüher 4, A Oberbach 1
  • 1Medizinische Fakultät der Universität Leipzig, Leipzig, Germany
  • 2Medizinische Fakultät der Universität Leipzig, Anatomie, Leipzig, Germany
  • 3Umweltforschungszenrtum Leipzig, Proteomik & Metabolomik, Leipzig, Germany
  • 4Medizinische Fakultät der Universität Leipzig, Innere Medizin, Leipzig, Germany

Fragestellung: Durch den Einsatz gelbasierter Proteomanalysen und die Anwendung massenspektrometrischer Verfahren (ESI-MS/MS) ist es möglich differentielle Proteinexpressionsprofile zwischen dem Phänotyp mit gestörter (impaired) Glukosetoleranz (IGT) und Typ 2 Diabetes (T2D) zu identifizieren. Des Weiteren soll ein Zusammenhang zwischen den ultrastrukturellen Anpassungsmechanismen der Skelettmuskulatur und dem Proteinexpressionsprofil dargestellt werden, um Glukosetoleranzklassen-spezifische Signalwege aufzudecken.

Methoden: Aus einer Kohorte von 100 Probanden wurden für Geschlecht, Alter und BMI-kontrollierte Patienten mit T2D (n=10) oder IGT (n=10) hinsichtlich des Glukosestoffwechsels (OGTT, euglykämisch-hyperinsulinämischem Clamp, HbA1c) sowie Fettmasse (DEXA) phänotypisiert. Die Skelettmuskelbiopsie erfolgte nach 12 Stunden Nahrungskarenz aus dem M. vastus lateralis. Im Nachfolgenden wurden die Proben einer elektronenrastermikroskopischen und imunhistochemischen Analyse auf ultrastrukturelle Veränderungen der Mitochondrien und deren Enzymaktivitäten (Succinatdehydrogenase, SDH), des Lipidgehalts sowie weiterer Zellkompartimente untersucht. Ein Aliquot der Skelettmuskulatur wurde nach Homogenisierung und weiterführender 2D-DIGE-Analyse zur Darstellung differentieller Proteinexpression aufbereitet.

Ergebnisse: In den Skelettmuskelquerschnitten, zeigte sich in der Muskulatur von Patienten mit T2D eine signifikant höhere Lipidspeicherung und Aktivität der SDH im Vergleich zu IGT-Patienten. Auch die Mitochondriendichte der Skelettmuskelzellen unterscheidet sich nicht zwischen Patienten mit IGT und T2D. Die semiquantitative Analyse der Mitochondrienmorphologie verdeutlicht einen signifikanten Anstieg des mitochondrialen Detritus. Die Proteomanalysen zeigten, dass insbesondere Proteine des mitochondrialen Stoffwechsels (GAPDH), des radikale Stoffwechsels (MnSOD) und der Glykolyse (Aldolase A) im Skelettmuskel von Patienten mit T2D im Vergleich zu IGT erhöht exprimiert sind.

Schlussfolgerungen: In der Skelettmuskulatur von Patienten mit T2D zeigte sich im Vergleich zur Muskulatur von Patienten mit IGT ein differetielles Proteinexpressionmuster, das mit strukturellen und metabolischen Eigenschaften des Muskels korreliert.