Einfluss einer Hyperglykämie auf die Expression von Ubiquitin-E3-Ligasen MuRF-1/MAFbx und die Apoptoserate von Skelett- und Herzmuskelzellen, Einfluss von GLP-1-Analogon Liraglutid auf diese Prozesse an der Herzmuskelzelle

Einleitung: Klinische sowie tierexperimentelle Studien zeigten, dass eine diabetische Stoffwechsellage zu einer Muskelatrophie führen kann. Ein zentrales System beim Abbau von Muskelproteien ist das Ubiquitin-Proteasom-System mit seinen zwei spezifischen E3-Ligasen MuRF-1 und MAFbx.

Fragestellung: Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss einer Hyperglykämie auf die Expression von MuRF-1 und MAFbx im Skelett- und Herzmuskel zeit- und konzentrationsabhängig zu untersuchen sowie die daraus folgende Auswirkung auf die Protein-Ubiquitylierung zu analysieren. Weiterhin stand die Beeinflussung der Apoptoserate im Fokus und ob das GLP-1-Analoga Liraglutid die Auswirkung am Herzmuskel beeinflussen kann.

Methoden: Skelettmuskel Myotuben (differenzierte C2C12-Skelettmuskelzellen) und neonatale Rattenkardiomyozyten wurden unterschiedlichen Glukosekonzentrationen (5mM, 12mM, 25mM) für 24 oder 72h ausgesetzt. Die Herzmuskelzellen wurden zusätzlich in den Glukosekonzentrationen unter Zusatz von 12mg/ml Liraglutid für 72h inkubiert. Die Expression der E3-Ligasen wurde mit qRT-PCR (MuRF-1 und MAFbx) und Western Blot (MuRF-1) quantifiziert. Die Poly-Ubiquitinylierung wurde mittels Western Blot bestimmt. Mittels Cell Death Detection ELISA (Roche Diagnostics) wurde die Apoptoserate evaluiert.

Ergebnisse: Die Inkubation von Herz- und Skelettmuskelzellen für 24h mit hyperglykämischen Medium hatte keinen Einfluss auf die Expression von MuRF-1 und MAFbx sowie auf die Apoptoserate. Bei einer Inkubationszeit von 72h konnten signifikante Erhöhungen bei 25mM Glukose für MuRF-1, MAFbx, Poly-Ubiquitinylierung und der Apoptoserate in Skelett- und Herzmuskelzellen festgestellt werden. Diese Anstiege konnten durch den Zusatz von Liraglutid beim Herzmuskel teilweise verhindert werden.

Diskussion: Die Ergebnisse dieser Studie konnten zeigen, dass eine Hyperglykämie in der Zellkultur nach 72h die Expression von zwei wichtigen Ubiquitin-E3-Ligasen sowie die Steigerung der Apoptoserate induzieren kann und dass dies durch Liraglutid am Herzmuskel teilweise verhindert werden kann. Diese Vorgänge können eventuell den Proteinverlust bzw. Muskelatrophie beim Diabetes zum Teil erklären.