Pigment epithelium-derived factor (PEDF) ist eines der abundantesten Proteine im Sekretom von humanen Adipozyten und induziert Insulinresistenz und inflammatorische Signalwege in Muskel- und Fettzellen

Fragestellung: PEDF gehört zur Familie der nicht-inhibierenden Serpine und ist ein multi-funktionales Protein mit neurotrophen und anti-angiogenen Eigenschaften. Seit kurzem ist bekannt, dass Typ 2 Diabetiker erhöhte PEDF Konzentrationen im Serum aufweisen. In Mäusen konnte gezeigt werden, dass die PEDF Expression im Fettgewebe positiv mit Adipositas und Insulinresistenz korreliert. Durch die Sekretionsanalyse von in vitro differenzierten humanen Adipozyten mittels 2D-PAGE und MALDI-MS konnten wir zeigen, dass PEDF eines der abundantesten Proteine im Sekretom der humanen Fettzelle ist. Ziel dieser Studie war es, die Regulation und autokrine Funktion von PEDF in humanen Adipozyten zu untersuchen und die parakrinen Effekte auf humane Skelettmuskelzellen (hSkMC) und glatte Muskelzellen (hSMC) zu bestimmen.

Methodik: Aus subkutanem Fettgewebe von gesunden Patienten wurden Präadipozyten isoliert und in vitro zu Adipozyten differenziert. Fettzell-konditionierte Medien wurden über 48h gesammelt und mittels 2D-PAGE und MALDI-MS analysiert. Die Bestimmung der PEDF Konzentration erfolgte mithilfe von ELISAs. Expressions- und Phosphorylierungslevel wurden per Western Blot analysiert. Die proliferative Wirkung an hSMC wurde mittels BrdU Einbau in die DNA bestimmt.

Ergebnisse: Humane Adipozyten sekretieren über 24h ca. 50ng/ml PEDF (350.000 Zellen), was im Vergleich zu Adiponectin, IL-6 oder IL-8 sehr hoch ist. Diese Sekretion ist signifikant höher als bei anderen primären Zellen wie Makrophagen (50-fach), hSkMC oder hSMC (5-fach). Sowohl die PEDF Expression, als auch die Sekretion steigen signifikant während der Adipogenese. Desweiteren konnten wir zeigen, dass TNF-α und Hypoxie (1% O₂) die PEDF Konzentration in Adipozyten signifikant verringern. Die PEDF Sekretion kann signifikant mit Troglitazon und Hypoxie gesenkt und von Insulin erhöht werden. In Adipozyten und hSkMC induziert die Behandlung mit PEDF Insulinresistenz auf der Ebene der Akt Phosphorylierung. Diese war dosisabhängig und stärker in Adipozyten. Desweiteren aktivierte PEDF pro-inflammatorische Signalwege wie NF-κB. In hSMC steigerte PEDF die Proliferation (1,7-fach) und führte zur akuten Aktivierung von Signalwegen wie NF-κB, p38 MAPK und mTOR nach 10min.

Schlussfolgerung: PEDF ist eines der abundantesten Adipokine und wird durch Stimuli wie z.B. Hypoxie reguliert. PEDF induziert Insulinresistenz in Adipozyten und hSkMC und aktiviert inflammatorische Signalwege in hSMC. Aufgrund dieser vielfältigen Effekte ist PEDF ein äußerst relevantes Adipokin, welches im Zusammenhang mit Adipositas eine entscheidende Rolle bei Diabetes und kardiovaskulären Erkrankungen spielen könnte.