Gestörte Insulinsekretion durch verminderte Kaliumleitfähigkeit der β-Zellen in einem prädiabetischen Mausmodell

 

Hintergrund und Ziel Weibliche New Zealand obese (NZO)-Mäuse weisen eine gestörte Glucose-stimulierte Insulinsekretion sowie eine Glucosetoleranzstörung auf, jedoch entwickeln sie keinen manifesten Diabetes. Genexpressionsdaten deuten auf eine gestörte oxidative Phosphorylierung in den Langerhans-Inseln hin, welche zu einer verminderten Funktion des ATP-abhängigen Kaliumkanals (KATP-Kanals) führen könnte. Daher sollte der Beitrag des mitochondrialen Stoffwechsels und des KATP-Kanals zu diesem Phänotyp näher untersucht werden.

Methodik Primäre Langerhans-Inseln von weiblichen NZO- und NMRI-Mäusen (Kontrolle) wurden mittels Collagenase-Verdau isoliert, Einzelzellen daraus gewonnen und kultiviert. Der transmembranäre Strom einzelner β-Zellen wurde mit der Patch-Clamp-Technik gemessen. Das mitochondriale Membranpotential wurde in perifundierten Langerhans-Inseln mittels TMRE-Fluoreszenz bestimmt, die Messung der Insulinsekretion erfolgte mittels ELISA nach statischer Inkubation.

Ergebnisse In Gegenwart von 1 mM Glucose war der Auswärtsstrom in NZO-β-Zellen geringer als in NMRI-β-Zellen. Eine Blockade der KATP-Kanäle durch 500 µM Tolbutamid senkte ihn auf das gleiche Niveau herab, die Öffnung durch 250 µM Diazoxid verstärkte dagegen den Unterschied. Die Insulinsekretion konnte durch 250 µM Diazoxid in Langerhans-Inseln beider Mausstämme inhibiert werden. Eine Konzentration von 500 µM Tolbutamid führte im NMRI-Stamm, jedoch nicht in NZO-Mäusen zu einem Anstieg der Insulinsekretion. Die Erhöhung der Glucosekonzentration von 1 mM auf 20 mM führte in Langerhans-Inseln beider Stämme zu einem gleich ausgeprägten Anstieg der TMRE-Fluoreszenz.

Schlussfolgerungen Der geringere Auswärtsstrom in β-Zellen der NZO-Mäuse bei niedriger Glucose ließ sich durch die Anwendung von Kaliumkanalblockern und -öffnern der Funktion des KATP-Kanals zuordnen. Dessen Verhalten korrelierte mit dem veränderten Sekretionsmuster. Ein Hinweis auf ein gestörtes mitochondriales Membranpotential ergab sich jedoch nicht.

Freie-Vorträge-Symposium II

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Article published online:
26 May 2022

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