Diätetische Regulation des ApoA-IV Gens in der Rattenleber

Apo A-IV ist ein Protein der triglyceridreichen und der high-density Lipoproteine, sowie der Lipoprotein-freien Fraktion des Plasmas. ApoA-IV wirkt der Atherosklerose durch Beteiligung am Cholesterintransport von peripheren Zellen zur Leber entgegen. Bei Diabetikern korreliert der Plasma ApoA-IV Spiegel mit der Stoffwechseleinstellung und den atherosklerotischen Komplikationen. Die Transkription des apoA-IV Gens in der Rattenleber wird durch die mehrfach ungesättigten omega-3 Fettsäuren (PUFA) in lipidsenkenden Fischöldiäten stark reduziert. Bei genetisch übergewichtigen, insulinresistenten Ratten (Zucker fatty rats) ist die Expression von ApoA-IV in der Leber gesteigert, die Suppression durch PUFA hingegen fehlt. Die Zucker fatty rat eignet sich daher als Modell um die Effekte von PUFA, Übergewicht und Insulinresistenz auf die Apolipoproteingene zu studieren. Die Ziele unseres Projekts sind: 1) Die Mechanismen der Regulation des ApoA-IV Gens in der Rattenleber durch PUFA zu analysieren. Um festzustellen, ob PUFA direkt an der Leberzelle auf die ApoA-IV Genexpression wirken, werden Primärkulturen von Rattenhepatozyten mit PUFA inkubiert und das primäre ApoA-IV Transkript quantifiziert. Sequenzen, welche die transkriptionelle Regulation durch PUFA vermitteln (PUFA Response Elemente) werden mittels Deletionsanalyse von transient transfizierten ApoA-IV-Luciferase Reportergenkonstrukten lokalisiert. Die an PUFA Response Elemente bindenden trans Faktoren werden studiert. 2) Die gesteigerte Expression von ApoA-IV in der Leber von übergewichtigen Ratten durch Quantifizierung der nukleären ApoA-IV mRNA Vorstufen und ihres Abbaus zu studieren. 3) Die Regulaiion der ApoA-IV Genexpression durch Insulin/Glukose in primäre Leberzellkulturen zu untersuchen. Transkriptionelle Effekte von Insulin werden durch Quantifizierung des primären Transkripts und durch Transfektionsexperimente untersucht. Die Bedeutung eines vemuteten ApoA-IV Insulin Response Elements wird analysiert. Posttranskriptionelle Insulineffekte werden durch Quantifizierung der nukleären apoA-IV mRNA Vorstufen und ihres Abbaus erfaßt. 4) Festzustellen, ob die Insulinresistenz die Überexpression des ApoA-IV Gens und die fehlende Suppression durch PUFA in der Leber von Zucker fatty rats verursacht. Dazu werden Zucker fatty rats mit einem Thiazolidinedion behandelt, welches die Insulinresistenz stark verringert. Es wird unterucht, ob diese Behandlung die Überexpression von ApoA-IV in der Leber beheben und die Fehlende Suppression der ApoA-IV Transkription durch PUFA wiederherstellen kann.

Apolipoprotein (Apo)A-IV ist ein Lipid-transportierendes Protein des Plasmas, welches der Entstehung von Atherosklerose entgegen wirkt. Die Produktion von ApoA-IV wird u.a. durch Fettsäuren und Insulin reguliert. Vor kurzem wurde ein dem ApoA-IV sehr nahe verwandtes Protein, ApoA-V, identifiziert, welches die Triglyceride im Plasma drastisch senkt. Das Ziel unseres Projekts war die Regulation der ApoA-IV und A-V Gene in der Rattenleber durch mehrfach ungesättigte Fettsäuren (PUFA) in einer Fischöldiät, durch Insulin, sowie durch Insulinresistenz bei Übergewicht zu studieren. Unsere Ergebnisse zeigen, dass PUFA in einer Fischöldiät die Aktivität des ApoA-IV Gens in der Rattenleber in wenigen Stunden drastisch reduziert. Dieser Effekt konnte jedoch an kultivierten Leberzellen nicht reproduziert werden. Dies lässt vermuten, dass dabei Signale von anderen Zellen erforderlich sind oder die Fettsäuren zunächst verstoffwechselt werden müssen. Die Expression von ApoA-V wurde durch PUFA nicht beeinflusst. ApoA-V dürfte daher am Mechanismus der Senkung der Plasma Triglyceride durch PUFA nicht beteiligt sein. Um den Effekt von Insulinresistenz zu studieren, behandelten wir genetisch übergewichtige Ratten (Zucker fatty rats) mit Rosiglitazone, einem Medikament, welches in der Therapie der Zuckerkrankheit verwendet wird. Rosiglitazone normalisierte die erhöhte Expression des ApoA-IV Gens in der Leber dieser Tiere. Die Expression des ApoA-V Gens in der Leber der übergewichtigen Ratten unterschied sich nicht von der bei normalgewichtigen. ApoA-V dürfte somit nicht an der massiven Erhöhung der Triglyceride bei übergewichtigen Ratten beteiligt sein. Rosiglitazone senkte die erhöhten Plasma Triglyceride bei übergewichtigen Ratten, wobei die Expression des ApoA-V Gens deutlich anstieg. ApoA-V könnte daher am Mechanismus der Triglyceridsenkung durch Rosiglitazone mitwirken. Dies ist für die Entwicklung neuer lipidsenkender Medikamente von Interesse. In einer Untersuchung an übergewichtigen Jugendlichen konnten wir zeigen, dass die erhöhten Plasma ApoA-IV Konzentration bei Übergewicht während drei Wochen Gewichtsreduktion fast auf die Hälfte abfällt, wobei sich auch die Verteilung von ApoA-IV im Plasma verändert. Die Mechanismen dieser drastischen Veränderung bleiben unklar. Die Plasmaspiegel von ApoA-IV vor und nach Gewichtsreduktion sowie die Änderungen standen in keiner Beziehung zum Ausmaß des Übergewichts oder der Gewichtsreduktion.