Die Hemmung der Proteinbiosynthese in Beta-Zellen beeinflußt die mitochondriale Aktivität gleichsinnig mit der Insulinsekretion

Hintergrund und Ziel Die Glucose-induzierte Insulinsekretion ist von einer Steigerung der Insulinbiosynthese begleitet. Da die Proteinbiosynthese vom Export mitochondrialer Metabolite abhängt, sollte die Bedeutung der Proteinbiosynthese für die Stimulus-Sekretionskopplung untersucht werden. Als pharmakologisches Werkzeug wurde Cycloheximid (CHX) verwendet, da bekannt ist, dass in beta-Zellen das Einwirken von 10 µM CHX für 60 min die Proteinbiosynthese zu über 90 % hemmt.

Methode Kollagenase-isolierte NMRI-Mausinseln wurden entweder für 24h in RPMI-Medium (5 mM Glucose, 10 % FCS) kultiviert oder direkt in die Versuche eingesetzt. Die Insulinsekretion wurde mittels Perifusion und ELISA des fraktionierten Eluats gemessen. Die mitochondriale Aktivität wurde durch mikrofluorimetrische Messung der NAD(P)H- und FAD-Autofluoreszenz charakterisiert, das mitochondriale Membranpotential durch die Fluoreszenz von TMRE. Das Versuchsprotokoll bestand in der Erhöhung der Glucose-konzentration auf 25 mM nach einer vorherigen Umströmung mit 5 mM in Gegenwart oder Abwesenheit von 10 µM CHX.

Ergebnisse Bei frisch isolierten Inseln bewirkte CHX eine deutliche Reduktion der Glucose-induzierten Insulinsekretion in beiden Phasen. Mit kultivierten Inseln hemmte CHX die dort stärker ausgeprägte erste Phase, bewirkte dann aber eine zunehmende Erhöhung der zweiten Phase. Die prästimulatorische Sekretion war nicht beeinflußt. Bei frisch isolierten Inseln war durch CHX eine deutliche Verminderung des Glucose-induzierten NAD(P)H-Anstiegs und des FAD-Abfalls zu erkennen, bei kultivierten Inseln dagegen nicht. Die TMRE-Fluoreszenz lag in frisch isolierten Inseln durchgehend höher, in beiden Präparationen verminderte CHX den Glucose-induzierten Anstieg.

Schlussfolgerung Die Hemmung der Proteinbiosynthese auf Ebene der Translation hat eine hemmende Rückwirkung auf die mitochondriale Aktivität, die mit der Hemmung der Insulinsekretion korreliert.

 

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Interessenskonflikt

Es besteht kein Interessenkonflikt.

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Article published online:
06 May 2021