Wirkung von Zigarettenrauchextrakt auf die Differenzierung und Funktion von Präadipozyten

Hintergrund: Ein schlechter Ernährungszustand begünstigt die Entwicklung und das Fortschreiten einer COPD, und kalorische Restriktion kann zu emphysemartigen Veränderungen der Lunge führen. Andererseits vermag sie bei vielen Organismen die Lebensspanne zu verlängern. Bezüglich Langlebigkeit und der Antwort auf Hungern spielen Adipozyten eine wesentliche Rolle. Rauchen, als zentrale Ursache der COPD, übt ebenfalls Wirkungen auf Körpergewicht und Metabolismus aus. Diese werden primär über die Beeinflussung neuroendokriner Wege erklärt, doch stellt sich die Frage, ob Rauchen auch auf Adipozyten wirken kann und somit möglicherweise indirekt auf die Entwicklung eines Lungenemphysems Einfluss nimmt. Fragestellung: Wir untersuchten daher, ob die Exposition von Präadipozyten gegenüber Zigarettenrauch in vitro die Differenzierung und Funktion dieser Zellen beeinflusst. Material und Methoden: In konfluenten Kulturen von Präadipozyten der Maus (3T3-L1) wurde mittels IMBX, Dexamethason and Insulin über 2 Tage die Differenzierung eingeleitet. Die Kulturen wurden über mindestens 5 weitere Tage in ihrer Entwicklung verfolgt. Standardisierter Zigarettenrauchextrakt (CSE) wurde in einer Konzentration von 5% zu Beginn der Differenzierung hinzugefügt und verblieb sodann auf den Zellen. An den Tagen 0, 2 und 7 wurden die Speicherung von Triglyceriden mittels Oil-Red-O-Färbung und Bildverarbeitung sowie die Aktivität der Glycerol-3-phosphat-dehydrogenase (GPDH) per Enzymassay bestimmt. Als Kontrolle diente die Exposition gegenüber Kulturmedium. Zusätzliche Experimente erfolgten unter Gabe von Nikotin bzw. Vorinkubation mit NAC. Ergebnisse: An Tag 7 trat nach CSE- verglichen mit Kontroll-Exposition eine Reduktion der Zellzahl um 21% auf (n=12, p=0,005). Die Lipidspeicherung war um 38% (p=0,003), die GPDH-Aktivität um 48% reduziert (p=0,003). Analog waren die Lipdspeicherung pro Zellzahl um 12% (p=0,037) bzw. pro µg Protein um 25% (p=0,018) sowie die GPDH-Aktivität pro Zellzahl um 30% (p=0,005) bzw. pro µg Protein um 39% (p=0,012) reduziert. Die Gabe von Nikotin hatte keine Effekte, hingegen führte NAC zu einer Steigerung der GPDH-Aktivität und Lipidspeicherung pro µg Protein gegenüber anderen Expositionen. Schlussfolgerung: Die Exposition von Präadipozyten gegenüber wasserlöslichen Komponenten von Zigarettenrauch beeinflusst ihre Differenzierung und verringert die Funktionalität der resultierenden Adipozyten. Diese Wirkung ist vermutlich über Oxidanzien, nicht über Nikotin vermittelt. Die Daten passen zu der Hypothese, dass Rauchen nicht nur lokale Effekte hat, sondern auch systemische Wirkungen ausüben kann, die im Prinzip die Entwicklung eines Lungenemphysem begünstigen können.