Diabetologie und Stoffwechsel 2014; 9 - P68
DOI: 10.1055/s-0034-1374925

Das Teilungsprotein Drp1 ist für die mitochondriale Funktion von Beta-Zellen und Hepatozyten essentiell

F Reinhardt 1, R Waterstradt 1, T Kantowski 1, S Baltrusch 1, J Schultz 1
  • 1Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie, Rostock, Germany

Fragestellung: Mitochondrien bilden in lebenden Zellen ein tubuläres Netzwerk, dessen Dynamik durch Fusions- und Teilungsproteine reguliert wird. Inwieweit das Teilungsprotein Dynamin-related Protein 1 (Drp1) essentiell für den Metabolismus von Hepatozyten und b-Zellen ist, wird derzeit kontrovers diskutiert. Das Ziel dieser Studie war es daher, die Rolle von Drp1 in der mitochondrialen Dynamik und dessen Bedeutung im Kohlenhydratstoffwechsel von Hepatozyten und Beta-Zellen vergleichend zu untersuchen.

Methodik: Für die Untersuchungen wurden INS1 823/13 Zellen, primäre Inselzellen, Hepa 1 – 6 Zellen und primäre Hepatozyten verwendet. Der Knockdown von Drp1 erfolgte mithilfe des lentiviralen-shRNAmir-Expressionsystems. Die Gen- und Proteinexpression wurde mittels quantitativer Real-Time PCR, Western Blot und Immunfluoreszenz bestimmt. Die Untersuchung des Glukosegehalts der Zellen erfolgte mit der Glukose-Oxidase/Peroxidase/O-Dianisidin Methode. Für die glukosestimulierte-Insulinsekretion wurde ein ELISA verwendet. Die mitochondriale Struktur wurde nach Transfektion mit dem pTAG-BFP-Mito Plasmid mikroskopisch analysiert.

Ergebnisse: In INS1 832/13 Zellen, Hepa 1 – 6 Zellen, primären Hepatozyten und Inselzellen führte der Drp1-Knockdown zu einem heterogenen mitochondrialen Netzwerk im Vergleich zu kontrollinfizierten Zellen. Interessanterweise erfolgte dabei die Umstrukturierung zu vermehrt elongierten Mitochondrien. Zudem konnten Mitochondrien-Cluster nachgewiesen werden. In glukoseresponsiven INS1 832/13-Zellen führte der Knockdown von Drp1 zu einer signifikant verminderten glukosestimulierten Insulinsekretion im Vergleich zu kontrollinfizierten Zellen. Dagegen war der Glukosemetabolismus in Hepa 1 – 6 Zellen durch den Knockdown von Drp1 nicht beeinflusst.

Schlussfolgerung: Drp1 ist in Beta-Zellen und Hepatozyten für die mitochondriale Morphologie essentiell. Störungen der mitochondrialen Dynamik durch eine veränderte Drp1-Expression führten insbesondere in Beta-Zellen zu einer Funktionseinschränkung der Stimulus-Sekretions-Kopplung und können somit die Entstehung des Typ 2 Diabetes Mellitus begünstigen.