Hypoxie im Fettgewebe vermindert die TNFα-induzierte Aktivierung des NF-κB-Signalweges und führt zu einer geringeren basalen und TNFα-induzierten Sekretion der Chemokine MCP-1 und IL-8

Fragestellung: Das Auftreten von Hypoxie in expandierendem Fettgewebe als Folge einer Adipositas ist ein Phänomen, das sowohl im humanen Fettgewebe als auch im Tiermodell nachgewiesen werden konnte. Eine Hypoxie im Fettgewebe führt zu einer Aktivierung verschiedener Signalwege und einem veränderten Sekretionsprofil der Adipozyten. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss eines verminderten Sauerstoffangebotes auf den pro-inflammatorischen NF-κB Signalweg und die hieraus resultierenden Folgen auf der Ebene sekretorischer Zielgene von NF-κB zu untersuchen.

Methodik: Primäre humane Adipozyten wurden unter Normoxie (21% O₂) und einer starken Hypoxie (1% O₂) für 8–48 Stunden inkubiert. Hierbei wurden sowohl konditionierte Medien (CM) als auch Zelllysate gewonnen, welche mittels ELISA bzw. Western-Blot-Analyse weiter untersucht wurden. Zur relativen Quantifizierung von mRNA Leveln wurde RNA normoxischer und hypoxischer Adipozyten isoliert und mittels quantitativer Real-Time PCR analysiert.

Ergebnisse: Unter Hypoxie kommt es zu einer veränderten Sekretion verschiedener Adipokine. In CM primärer humaner Adipozyten lassen sich nach Konditionierung unter Hypoxie im Vergleich zur Konditionierung unter Normoxie höhere Mengen an IL-6, VEGF und Leptin, sowie eine verringerte Konzentration an Adiponektin und PEDF nachweisen. Ebenfalls kommt es zu einer verminderten Sekretion der Chemokine MCP-1 und IL-8, deren Expression durch den Transkriptionsfaktor NF-κB aktiviert werden. In diesem Zusammenhang haben wir das NF-κB Signaling in normoxischen und hypoxischen Adipozyten vergleichend untersucht. Bereits nach 8-stündiger Hypoxie zeigte sich eine verminderte Phosphorylierung von NF-κB und seines Inhibitors IκBα durch einen akuten TNFα-Stimulus im Vergleich zu normoxischen Zellen. Eine Langzeitstimulation mit TNFαüber 18 Stunden führt zu einer signifikant verringerten Sekretion von MCP-1 (ca. 25% weniger) und IL-8 (ca. 20% weniger) unter Hypoxie. Parallel zu einer verminderten Sekretion nach TNFα-Stimulation unter Hypoxie wird auch die Expression von MCP-1 mRNA signifikant gehemmt. Desweiteren lassen sich sowohl auf Protein- als auch auf mRNA-Ebene eine verminderte Expression des TNF-Rezeptor 1 nachweisen, was eine gestörte Signalweitergabe des TNFα-Stimulus bedeuten könnte und eine Ursache der verminderten Sekretion von MCP-1 und IL-8 darstellen würde.

Schlussfolgerung: Unter Hypoxie kommt es zu Veränderungen im Sekretionsverhalten von humanen Adipozyten. Besonders auffällig ist hierbei die verminderte Freisetzung der Chemokine MCP-1 und IL-8 sowohl unstimuliert als auch nach TNFα-Stimulation. Der hierfür zu Grunde liegende Mechanismus ist in einer Hemmung des NF-κB-Signalings, insbesondere in einer verminderten Verfügbarkeit des TNF-Rezeptor 1 zu finden. Welche Rolle diese Effekte möglicherweise als Schutzmechanismus der Adipozyten gegen eine unkontrollierte autokrine Regulation von inflammatorischen Mediatoren spielen, bleibt zu klären.