Diabetologie und Stoffwechsel 2015; 10 - FV19
DOI: 10.1055/s-0035-1549525

Mitochondriale Mutationen haben Einfluss auf die zelluläre Calciumhomöostase im alternden Organismus und könnten den T2DM begünstigen

J Niemann 1, C Johne 1, M Tiedge 1, S Baltrusch 1
  • 1Universitätsmedizin Rostock, Rostock, Germany

Fragestellung: Es wird postuliert, dass Mutationen im mitochondrialen Genom (mtDNA), die mit dem Alter akkumulieren zur Pathogenese des Typ-2-Diabetes-mellitus (T2DM) beitragen. Bei Mäusen kommt es zu einem Maximum der ROS-Produktion in der Leber im Alter von 9 Monaten. In höherem Alter weisen C57BL/6NTac(Kontroll)-Mäuse dann eine verringerte ROS-Produktion und ein reduziertes mitochondriales Membranpotential auf. In conplastischen C57BL/6NTac-mtNOD/LtJ(mtNOD)-Mäusen hingegen, die eine Mutation in Komplex IV der Atmungskette tragen, ist die ROS Produktion im Alter unverändert hoch und das mitochondriale Membranpotential erhöht. In dieser Studie soll geklärt werden, ob eine veränderte Calciumhomöostase im conplastischen Mausstamm zu dieser Adaptation beiträgt.

Methodik: Hepatozyten von 3, 6, 9 und 12 Monate alten Kontroll- und mtNOD-Mäusen wurden isoliert und mit dem cyto(plasmatischen)-CAR-GECO und dem mito(chondrialen)-GEM-GECO Vektor transfiziert. Die Fluoreszenzintensität der resultierenden Fusionsproteine ist abhängig von der Calciumbindung. Gehungerte Hepatozyten wurden nach Zugabe von 25 mmol/l Glukose unter dem Fluoreszenzmikroskop analysiert.

Ergebnisse: In Hepatozyten von 3 Monate alten Mäusen konnte stammunabhängig nach Glukosegabe ein cytoplasmatischer und mitochondrialer Calciumeinstrom ermittelt werden. Im Vergleich zu den jungen Mäusen war der cytoplasmatische Calciumeinstrom in 12 Monate alten Kontroll-Mäusen signifikant erhöht (0,215 ± 0,046 vs. 0,476 ± 0,068; p-Wert 0,0039). Dieser war in Hepatozyten von 12 Monate alten mtNOD-Mäusen dagegen unverändert und der mitochondriale Calciumeinstrom nahm signifikant ab (0,0428 ± 0,0064 vs. 0,0207 ± 0,0030; p-Wert 0,0053).

Schlussfolgerung: Die mitochondriale Calciumhomöostase ist in alten conplastischen mtNOD-Mäusen verändert. Die Abnahme des mitochondrialen Calciums korreliert mit einer reduzierten Expression des Entkopplungsproteins UCP2. Der verminderte Protonenrückfluss zusammen mit niedrigem Calcium können somit das erhöhte mitochondriale Membranpotential in mtNOD- im Vergleich zu Kontroll-Mäusen erklären.