Diabetologie und Stoffwechsel 2013; 8 - FV60
DOI: 10.1055/s-0033-1341720

Lysophosphatidylcholine sind Mediatoren der Lipotoxizität in humanen Skelettmuskelzellen

C Klingler 1, M Wolf 1, T Suhm 1, J Li 2, S Chen 2, X Zhao 2, E Schleicher 1, HU Häring 1, G Xu 2, R Lehmann 1, C Weigert 1
  • 1Universität Tübingen, Tübingen, Germany
  • 2Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian, China

Fragestellung: Hyperlipidämie und Adipositas charakterisieren das metabolische Syndrom und sind eine der Hauptgründe für subklinische Inflammation, Insulinresistenz und Folgerkrankungen wie Typ 2 Diabetes und Atheriosklerose. Eine wichtige Rolle hierbei wird chronisch erhöhten freien Fettsäuren zugesprochen. Insbesondere gesättigte Fettsäuren wie Palmitat induzieren Insulinresistenz und Lipoapoptose in verschiedenen Zellkulturmodellen. Die Mediatoren der Lipoapoptose sind dabei nur teilweise aufgeklärt. Ziel dieses Projektes war es die molekularen Mechanismen zu untersuchen, die das Palmitat-induzierte Genexpressionsmuster und die Apoptose beeinflussen.

Methodik: Humane Myocyten aus Muskelbiopsien gesunder Probanden wurden in AlphaMEM mit 2% FBS für 5 Tage zu Myotuben differenziert. Die Myotuben wurden mit 13C-markiertem oder unmarkiertem Palmitat (0,25 mM) inkubiert. Die Genregulation unter verschiedenen Stimulationsbedingungen wurde mittels qPCR untersucht. DNA-Strangbrüche, Caspase 3 Aktivierung und freie Nucleosomen im Zytoplasma (TUNEL Färbung) wurden als Apoptose-Marker gemessen. Metabolite des Palmitats wurden mittels stabiler Isoptopen-basierter Lipidomics Analyse bestimmt.

Ergebnisse: In primären humanen Myotuben führte Palmitat (0,25 mM) zu einem starken Anstieg der Neusynthese von Lysophosphatidylcholinen (LPC) und Lysophosphatidylethanolaminen (LPE) sowie schwächer ausgeprägt zum Anstieg von Ceramiden und Diacylglyceriden. Die gleichzeitige Inkubation der Zellen mit 1 mM Pyruvat verhinderte die Lipoapoptose und die Akkumulation von LPC und LPE. Die Inhibition der LPC und LPE Synthese durch Hemmung der Phospholipase A2 zeigte den gleichen protektiven Effekt auf die Palmitat-induzierte Lipotoxizität wie Pyruvat. Die neusynthetisierten LPC wurden auch extrazellulär nachgewiesen, so dass sich die Frage nach der Wirkung intrazellulärer vs. extrazellulärer LPC stellt.

Schlussfolgerung: Ein beträchtlicher Teil der Lipotoxizität von Palmitat in Skelettmuskelzellen kann durch LPC vermittelt werden. Der genaue toxische Mechanismus von LPC und der protektive Mechanismus, der durch Pyruvat induziert wird, ist Gegenstand laufender Untersuchungen.