Die Rolle des Fettsäurerezeptor 1 (FFAR1/GPR40) in insulinsezernierenden Zellen

Freie Fettsäuren, (NEFAs – non esterified free fatty acids) greifen auf vielfältige Weise in die Funktion insulinsezernierender Zellen ein. Bei erhöhten Glucosekonzentrationen stimulieren NEFAs die Insulinsekretion über die Aktivierung des Fettsäurerezeptors 1 (GPR40/FFAR1). Niedermolekulare Substanzen, die den GPR40/FFAR1 spezifisch aktivieren, sind bereits für die Behandlung des relativen Insulinmangels beim Typ-2 Diabetes Mellitus in der klinischen Testung. Eine chronische Belastung mit hohen Konzentrationen an gesättigten Fettsäuren wirkt sich jedoch pro-apoptotisch aus und kompromittiert die Insulinsekretion. Die Rolle des GPR40/FFAR1 bei der Induktion des beta-Zelltods ist nicht vollständig verstanden und Gegenstand dieser Untersuchung.

Die Aktivität des GPR40/FFAR1 wurde mit der gesättigten Fettsäure Palmitinsäure (50µM in Anwesenheit von 0,05% Albumin) oder einem spezifischen Agonisten (TUG-469, 10µM) und einem Antagonisten (TUG-761, 10µM) stimuliert bzw. gehemmt. Sezerniertes Insulin wurde nach statischen Inkubationen in Anwesenheit der Testsubstanzen mit einem Radioimmunoassay bestimmt. Der Zelltod wurde durch terminale Deoxynucleotidyltransferase-vermittelte dUTP-Endmarkierung mittels TUNEL Assay analysiert. In einer Kohorte von 2110 nicht-diabetischen Teilnehmern der TUEF Studie wurden 8häufige Varianten (single nucleotide polymorphisms – SNPs) des FFAR1 Gens genotypisiert, und deren Assoziation mit Insulinsekretion untersucht.

Palmitinsäure und TUG-469 stimulierten die Glucose-induzierte Insulinsekretion von INS-1E Zellen sowie von humanen Inseln als auch von Inseln aus Wildtyp (WT) nicht aber aus FFAR1 knockout Mäusen. Der GPR40/FFAR1 Antagonist TUG-761 hemmte die Palmitinsäure- und TUG-469-induzierte Insulinsekretion. Eine 1 – 2 Tage Belastung mit Palmitinsäure erhöhte den apoptotischen Zelltod, während TUG-469 keinen Effekt auf die Apoptoserate hatte. In FFAR1 defizienten Inselzellen erhöhte Palmitinsäure schon in niedrigerer Konzentration die Apoptoserate als in Inselzellpräparationen aus Wildtyp Inselzellen. Wurde der Agonist TUG-469 zusammen mit Palmitinsäure gegeben, war die Apoptose gehemmt. Der Antagonist TUG-761 alleine induzierte Zelltod.

Die Genotyp-Phänotypassoziationsstudie zeigte für die untersuchten SNPs keinen direkten Zusammenhang mit der Insulinsekretion, aber der SNP rs1573611 hatte eine signifikante Interaktion (p = 0,001) mit nüchtern NEFAs auf Insulinsekretion.

Diese Studie liefert Hinweise dafür, dass die Aktivierung des GPR40/FFAR1 in insulinsezernierenden Zellen nicht nur die Insulinsekretion steigert, sondern auch anti-apoptotisch wirkt. Eine genetische Variation im GPR40/FFAR1 Locus moduliert NEFA-abhängig die Insulinsekretion und könnte deshalb auch die therapeutische Wirksamkeit von FFAR1-Agonisten beeinflussen.