Fragestellung: Mitochondrien bilden in der Zelle ein dynamisches tubuläres Netzwerk, welches durch sich abwechselnde Fusions- und Teilungsprozesse aufrechterhalten wird. Fusionsprozesse der Mitochondrien werden dabei durch das Protein Optic atrophy 1 (OPA1) und die Mitofusin homologen Proteine Mfn1 und Mfn2 vermittelt. Der mitochondriale Teilungsprozess wird durch das Dynamin-Related Protein1 (Drp1) und Fis1 reguliert. Dauerhafte morphologische Veränderungen des mitochondrialen Netzwerkes zeigen eine zelluläre Funktionsstörung auf. Es wird postuliert, dass eine solche Dysfunktion in den Langerhansschen Inseln des Pankreas vor allem in Gegenwart einer hohen Konzentration an freien Fettsäuren die Entstehung des Typ 2 Diabetes begünstigt. Daher war es das Ziel dieser Studie, die Mitochondriendynamik in Langerhansschen Inseln von adipösen ob/ob Mäusen zu untersuchen und mit der der anderen Organe sowie normalgewichtiger Kontrollmäuse zu vergleichen.
Methodik: Die Isolierung der Langerhansschen Inseln der adipösen ob/ob Mäuse (B6.V-lepob) und der normalgewichtigen Kontrolltiere (C57BL/6J) erfolgte durch Kollagenaseverdau. Den Tieren wurde zudem Leber, Muskel, Darm, Lunge, Fettgewebe und Gehirn entnommen. Aus den Geweben wurde RNA isoliert, cDNA generiert und die Genexpression von Fis1, Drp1, OPA1, Mfn1 und Mfn2 mithilfe der quantitativen Real-Time PCR untersucht. Mittels Western Blot und Immunfluoreszenz Analysen wurde die Expression auf Proteinebene analysiert.
Ergebnisse: Die Genexpression von Fis1, Drp1, OPA1, Mfn1 und Mfn2 war in den Langerhansschen Inseln, sowie in den Geweben Leber, Muskel, Darm und Gehirn von adipösen ob/ob Mäusen im Vergleich zu den Kontrollmäusen signifikant, teilweise um bis zu 90% verringert. Hingegen zeigte die Lunge nur eine geringe nicht signifikante Expressionsabnahme und interessanterweise das in ob/ob Mäuse stark vermehrte Fettgewebe eine den Kontrollmäusen vergleichbare Expression. Während in Leber und Muskel der ob/ob Mäuse die Genexpression von Fis1, Drp1, OPA1, Mfn1 und Mfn2 im Vergleich zu Kontrolltieren gleichermaßen vermindert und die Proteinexpression von Fis1 um mehr als 50% reduziert war, zeigte sich in den Langerhanschen Inseln eine stärkere Expressionsreduktion der für die Fusion verantwortlichen Proteine Drp1, Mfn1 und Mfn2.
Schlussfolgerung: Die Mitochondriendynamik ist in den Langerhansschen Inseln, sowie in Leber, Muskel, Darm und Gehirn der adipösen ob/ob Mäuse vermindert. Somit erfolgt die Eliminierung von funktionell beschädigten Mitochondrien durch Autophagie langsamer, was eine mitochondriale Dysfunktion und damit einen Typ 2 Diabetes begünstigen könnte. In den Langerhansschen Inseln kommt es zudem zu einem Ungleichgewicht von Fusions- und Teilungsprozessen, wodurch das mitochondriale Netzwerk hier stärker fragmentiert ist. Ob dies eine zelluläre Adaptation ist, die dauerhaft eine Funktionsstörung weiter begünstigt, gilt es zukünftig zu klären.
