Fettsäureinduzierte -Zell-Apoptose

Zusammenfassung.

q Hintergrund und Ziele: Erhöhte Fettsäurespiegel gelten als wichtiger pathogenetischer Faktor des Diabetes mellitus Typ 2, da sie sowohl die periphere Insulinresistenz als auch eine -Zell-Dysfunktion oder sogar den -Zell-Tod (Lipoapoptose) fördern. Ziel dieser Studie war zu untersuchen, ob der apoptotische Effekt von Fettsäuren von der Kettenlänge und/oder dem Sättigungsgrad abhängt und welche Signalwege hierbei beteiligt sind.

q Material und Methodik: RIN1046-38-Zellen und primäre humane Inselzellen wurden mit verschiedenen Fettsäuren behandelt. Die Apoptoserate wurde mittels Zellzyklusanalyse (subG1-DNS-Gehalt) und TUNEL-Assay bestimmt. Die intrazelluläre Verteilung der Proteinkinase-C-(PKC-) wurde mit einem isoformspezifischen Antikörper mittels konfokaler Lasermikroskopie analysiert.

q Ergebnisse: In RIN1046-38-Zellen führte die Behandlung mit den gesättigten Fettsäuren Palmitat und Stearat (1 mM, 24 h) zu einer Zunahme der Apoptoserate von basal 0,5% auf ungefähr 20%. Im Gegensatz dazu hatten die einfach ungesättigten Fettsäuren Palmitoleat und Oleat sowie die mehrfach ungesättigte Fettsäure Linoleat keinen Apoptose induzierenden Effekt. Ungesättigte Fettsäuren waren vielmehr in der Lage, RIN1046-38-Zellen vor dem lipoapoptotischen Effekt der gesättigten Fettsäuren zu schützen. Diese Ergebnisse konnten in primären humanen -Zellen bestätigt werden. Bei der Untersuchung der zugrunde liegenden Signalwege in RIN1046-38-Zellen zeigte sich, dass nur die gesättigten Fettsäuren in der Lage waren, eine Translokation der PKC- in den Kern zu induzieren.

q Schlussfolgerungen: Fettsäuren zeigen unterschiedliche Effekte auf die Lebensfähigkeit von -Zellen: Gesättigte Fettsäuren wirken proapoptotisch, ungesättigte Fettsäuren wirken lipoapoptoseprotektiv. Unsere Daten sprechen ferner für eine Beteiligung der PKC- an der fettsäureinduzierten Apoptose.

Abstract.

q Background and Aims: Elevated free fatty acid (FFA) levels are believed to be one of the major contributing factors in the pathogenesis of type 2 diabetes. FFAs enhance peripheral insulin resistance, promote -cell dysfunction, and trigger -cell death. The purpose of this study was to investigate whether the lipoapoptotic effect of FFAs is determined by the degree of saturation and the chain length, and which pathways might be involved.

q Material and Methods: After incubation of RIN1046-38 rat insulinoma cells and primary human islet cells with different FFAs, apoptosis was assessed by flow cytometry (sub-G1-DNA formation) and TUNEL assay, respectively. Intracellular distribution of proteinkinase C- (PKC- ) was determined by confocal laser microscopy.

q Results: In RIN1046-38 cells, the sub-G1 fraction increased 40-fold over basal (0.5% to approximately 20%) after treatment with the saturated FFAs palmitate and stearate (1 mM, 24 h), while the monounsaturated FFAs palmitoleate and oleate as well as the polyunsaturated FFA linoleate had no proapoptotic effect. Unsaturated FFAs even more prevented palmitate- and stearate-induced apoptosis completely. Furthermore, these results could be confirmed in primary -cells of human islets. Investigating potential underlying signaling pathways, it was found that only the saturated FFAs were able to induce nuclear translocation of PKC- .

q Conclusions: FFAs exert different effects on -cell survival. Saturated FFAs turned out to be pro-apoptotic, whereas unsaturated FFAs protected from saturated FFA-induced apoptosis. Furthermore, our data suggest an involvement of PKC- in apoptosis induced by saturated FFAs.