Gesättigte Fettsäuren steigern die Promotoraktivität und mRNA-Expression der11beta-Hxdroxysteroid Dehydrogenase Typ 1

Fragestellung: Die 11beta-Hydroxysteroid Dehydrogenase Typ 1 (11beta-HSD1) kontrolliert intrazellulär die Cortisolkonzentration durch Regeneration von Cortisol aus dem inaktiven Steroid Cortison. Cortisol kontrolliert in der Leber die Gluconeogenese und beeinflusst so die Insulinresistenz. Weiterhin führt ein lokaler Überschuss an Cortisol im Fettgewebe zur erhöhten Adipogenese von Präadipozyten. Daher hat die 11beta-HSD1 einen bedeutenden Einfluss auf die Insulinresistenz und Fettleibigkeit.

Methodik: Zur näheren Untersuchung der Regulation der 11beta-HSD1 wurde in der Zellkultur mittels Dual-Luciferase-Assay die Promotoraktivität untersucht sowie die mRNA-Expression quantifiziert. Als Zellkulturmodelle wurden die humane Leberzelllinie HepG2 und die murine Präadipozytenzelllinie 3T3-L1 verwendet. Des Weiteren wurden die 3T3-L1-Zellen ausdifferenziert und ebenfalls transfiziert. Zur Untersuchung der Promotoraktivität wurde ein ca. 3000 bp großer Bereich aus 5′ upstream Region in 8 verschiedenen Längen in den Luciferase-Vektor pGl-3 einkloniert. Die mRNA konnte nur in 3T3-L1 untersucht werden, da die HepG2-Zellen keine 11beta-HSD1 mehr exprimieren. Nach Transfektion wurden die Zellen jeweils mit den am meisten konsumierten gesättigten Fettsäuren Palmitinsäure (16:0) und Stearinsäure (18:0) stimuliert. Dabei wurde mit physiologischen sowie supraphysiologischen Konzentrationen an freien Fettsäuren gearbeitet.

Ergebnisse: Es zeigte sich, dass unabhängig von der Konzentration der freien Fettsäuren beide gesättigten Fettsäuren die Promotoraktivität und mRNA-Level in undifferenzierten 3T3-L1 deutlich um ca. 50% steigern. In den Leberzellen hingegen konnte eine konzentrationsabhängige Veränderung gesehen werden. So haben physiologische Konzentrationen einen leichten positiven Einfluss durch Senkung der Promotoraktivität um 20%. Supraphysiologische Konzentrationen von Palmitinsäure steigerten die Promotoraktivität dagegen deutlich um über 60%. Die Stearinsäure zeigte keinen Einfluss. Auch in den differenzierten 3T3-L1-Zellen war eine konzentrationsabhängige Veränderung auf Luciferaseaktivität- und mRNA-Ebene zu sehen. Jedoch unterschieden sich diese von den Ergebnissen aus den undifferenzierten 3T3-L1-Zellen.

Schlussfolgerung: Wir konnten zeigen, dass die Konzentration freier gesättigter Fettsäuren insbesondere auf Leberzellen einen wesentlich Einfluss auf die Regulation der 11beta-HSD1 hat. Bei der Promotorregulation scheint neben der Transaktivierung von PPARalpha und -gamma auch die Aktivierung anderer Cofaktoren durch die gesättigten Fettsäuren einen wesentlichen Einfluss zu haben, da teilweise sehr unterschiedliche Effekte zu sehen waren. Des Weiteren zeigte sich, dass gesättigte Fettsäuren die Aktivität der 11beta-HSD1 in Präadipozyten deutlich steigert und so die Adipogenese positiv durch erhöhte Cortisollevel beeinflusst.