Diabetologie und Stoffwechsel 2012; 7 - FV_65
DOI: 10.1055/s-0032-1314497

Konzentrationsabhängige Effekte von Insulin auf die mitochondriale Kapazität des Skelettmuskels bei Adipösen und Schlanken

E Phielix 1, J Szendroedi 1, 2, G Sequaris 1, T Jelenik 1, M Zeppetzauer 1, M Roden 1, 2
  • 1Deutsches Diabetes-Zentrum, Leibniz-Institut für Diabetesforschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Klinische Diabetologie, Düsseldorf, Germany
  • 2Universitätsklinik Düsseldorf, Heinrich-Heine Universität, Düsseldorf, Germany

Insulinresistente Menschen können eine Störung der Mitochondrienfunktion. In vivo Messungen der ATP-Synthese im Skelettmuskel mittels Magnetresonanzspektroskopie ausweisen, dass die Reduktion der insulinstimulierten Glukoseaufnahme mit einer Verminderung der Insulinstimulation der ATP-Synthese assoziiert ist. Bisher ist unklar, ob Insulin die Mitochondrienfunktion direkt oder über gesteigerte Glukoseaufnahme stimuliert. Wir untersuchten deshalb, ob die ex vivo Insulinstimulation direkt zu einer Erhöhung der mitochondrialen Kapazität im menschlichen Muskel führt.

14 schlanke und 6 adopise glukosetolerante Teilnehmer wurden untersucht (Alter: 27±6 und 26±5 Jahre; BMI: 23±3 und 44±6kg/m2, jeweils p<0,05). Muskelproben aus dem m. vastus lateralis wurden für 2,5h mit 0, 4, 40 oder 100 nM Insulin inkubiert, danach wurden die Muskelfasern permeabilisiert und die mitochondriale Kapazität wurde mittels hochauflösender Respirometrie unter Verabreichung von Substraten den Glykolyse (Pyruvat 5 mM) und des Tricarbonsäurezyklus (Glutamat 10 mM und Succinat 10 mM) gemessen. Nach der Muskelbiopsie erfolgte ein hyperinsulinämisch-euglykämischer Clamp zur Bestimmung der Insulinsensitivität.

Adipose Teilnehmer waren insulinresistenter als schlanke (M-Wert: 2,9±3,2 vs. 10,0±3,3 mkg-1min-1, p<0,05) Die ex vivo Insulinstimulation mit 4 nM und 40nM erhöhte sowohl die mitochondriale Kapazität in konzentrationsabhängiger Weise (+11% und +21%, p<0,05) als auch die maximale entkoppelte Respiration (+11% und +18%, p<0,05). Im Gegensatz dazu stieg die myozelluläre Mitochondrienkapazität bei insulinresistenten glukosetoleranten Adiposen unter Insulinstimulation in Gegenwart von 4 nM, 40 nM und 100 nM nicht an.

Wir schließen daraus, dass Insulin im Muskel von Insulinsensitiven die mitochondriale Kapazität stimuliert, nicht jedoch bei insulinresistenten Menschen. Beeinträchtigte Stimulation der oxidativen Kapazität durch Insulin unabhängig von der Glukoseaufnahme scheint ein früher Defekt bei insulinresistenten Adiposen zu sein.