Die Rolle des INDY Proteins auf hepatische Insulinresistenz

Typ 2 Diabetes (T2DM) ist eine metabolische Erkrankung mit epidemischen Ausmaßen, die mehr als 220 Millionen Menschen weltweit betrifft. Es ist ein sehr ehrgeiziges Ziel, ein therapeutisches target zu finden, das gegen Lipid-induzierte Insulinresistenz in Muskel und Leber schützt. Indy (Abkürzung für "I`m not dead yet") ist ein Gen, dessen Effekt sich positiv auf die Lebensdauer in Drosophila und Caenorhabditis elegans auswirkt. Das homologe Gen kodiert bei Säugetieren einen Natrium-Citrat-Transporter (mINDY) und fungiert als Austauscher von Dicarboxylat und Tricarboxylat Zwischenprodukten im Krebs-Zyklus, wobei Mutationen in diesem Gen die Lebensdauer über eine Stoffwechselveränderung positiv beeinflussen können. In unserem Projekt wollen wir die Auswirkung einer verringerten systemischen und Leber-spezifischen Expression von mINDY auf die insulinresistenz in der Leber unter Verwendung einer neuartigen in vivo 13C/ 31P NMR- Methode untersuchen. Darüber hinaus soll der Insulin-stimulierte Glukosestoffwechsel systemisch und Gewebes- spezifisch gemessen werden. Die verminderte systemische und Leber-spezifische Expression von mINDY wird an Typ 2 diabetischen und Insulin-Resistenten Nagetier Modellen getestet. Für diesen Zweck werden Mäuse (mINDY knock outs) und Ratten (mINDY Antisense-Oligonukleotid behandelt) verwendet. Basierend auf vorläufigen Daten gehen wir davon aus, das diese Maßnahmen durch Erhöhung des Energieumsatzes zu einer verminderten: i) DAG-Konzentration in der Leber, ii) PKCepsilon Aktivierung, iii) IRK-beta Threonin- Phosphorylierung und iv) einem Schutz vor Lipid-induzierter hepatischer Insulinresistenz führen. Insgesamt erwarten wir, dass die Ergebnisse aus diesen Studien zeigen werden, dass mINDY als neuer Regulator des Energiestoffwechsels in der Leber bei Säugetieren fungiert und dass mINDY daher ein vielversprechendes therapeutisches Target für die Behandlung von Non-Alcoholic Fatty Liver Disease und T2DM ist.

Die nicht-alkoholische Fettlebererkrankung ist als die am häufigsten diagnostizierte Ursache einer chronischen Lebererkrankung eine Volkskrankheit, von der bis zu 30% der europäischen Bevölkerung betroffen ist. Verantwortlich für die hohe Prävalenz dieser Erkrankung ist nicht zuletzt die Zunahme der metabolischen Risikofaktoren wie Adipositas und die fortschreitende Überalterung der Bevölkerung. In unserem Projekt konnten wir zum ersten Mal zeigen, dass ein Citrat-Transporter in der Zellmembran von Leberzellen ein attraktives Ziel zur pharmakologischen Behandlung der Fettleber ist. INDY ist ein Transmembran-Transporter, welcher Citrat in die Leberzellen schleust, wo es als Baustein zur Fettsynthese (de-novo Lipogenese) dient. Eine reduzierte Expression des INDY-Gens fördert in Fliegen und Würmern, zwei weit verbreiteten Modellorganismen in der Wissenschaft, die Langlebigkeit. Das Akronym INDY verdankt seinen Namen daher dem Ausspruch Im Not Dead Yet aus dem Film Monty Python and the Holy Grail von 1975. Wenn man dasselbe Gen in der Maus, einem Säugetier, ausschaltet, sind diese Tiere vor Adipositas und hepatischer Insulinresistenz sowie Fettleber - Erkrankungen, welche durch überschüssige Kalorienzufuhr, fettreiche Ernährung und Altern hervorgerufen werden können - geschützt. Ziel des vorliegenden Projekts war es daher, die Wirkung der induzierbaren und Leber-spezifischen Unterdrückung von INDY durch die intraperitoneale Verabreichung von 2'-O-Methoxyethyl chimären Antisense-Oligonukleotiden (ASOs) in Ratten zu untersuchen, da sich diese Intervention im Unterschied zu einem knock-out Tiermodell stärker an einem therapeutischen Ansatz orientiert und der Stoffwechsel der Ratte - im Vergleich zu jenem der Maus dem menschlichen ähnlicher ist. Einige ASOs sind bereits am Markt (z.B. das von der amerikanischen Arzneimittelbehörde zugelassene und gegen die ApoB-kodierende messenger-RNA gerichtete Mipomersen zur Behandlung der familiären Hypercholesterinämie) bzw. befinden sich in klinischen Studien (Phase 2 für Protein Tyrosine Phosphatase-1B zur Behandlung von Typ 2 Diabetes) und die Erprobung neuer Targets ist somit ein aussichtsreiches Feld. In der Tat konnten wir in unserem Projekt zeigen, dass der Einsatz von INDY ASOs in Ratten zu einer Verhinderung der durch fettreiche Ernährung hervorgerufenen Lebersteatose und zur Verbesserung der hepatischen Insulinresistenz führt. Unsere Untersuchungen qualifizieren INDY daher als ein interessantes Ziel zur Behandlung von Fettleber und Typ 2 Diabetes.