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Obesity is characterized by an increased production and secretion of pro-inflammatory factors such as acute phase proteins, cytokines and chemokines. The constitutively increased circulating levels of these factors are considered to contribute to a low grade inflammatory condition which may promote the co-morbidities of obesity like atherosclerosis or diabetes mellitus type 2. GLP-1 is a peptide hormone secreted from intestinal L-cells upon nutrient ingestion. It not only promotes insulin secretion from ß-cells but also appears to protect from ß-cell loss. GLP-1 secretory responses are impaired in obese and diabetic humans. In search of the underlying causes, we screened a panel of adipokines that have been associated with, and predict the risk for diabetes and identified RANTES and Angiotensin II are possible causal factors. RANTES (regulated upon activation normal T cell expressed and secreted), circulates in increased concentrations in subjects with type 2 diabetes and its levels in serum and gene expression in white adipose tissue is higher in obese than in lean. Plasma renin activity, angiotensinogen, and angiotensin II levels are also significantly increase during obesity .The aims of the present thesis were to 1) determine the presence of RANTES and Angiotensin II receptors, in the intestinal epithelium and in NCI-H716 cells, (2) to test the effects of recombinant RANTES and Angiotensin II on glucose stimulated GLP-1 secretion in vitro, and (3) to confirm the effects on glucose-dependent GLP-1 secretion in an in vivo model employing C57 BL/6 mice. We demonstrated that RANTES reduces glucose stimulated GLP-1 secretion from in vitro cultures of human enteroendocrine cells in a dose-dependent manner with Met-RANTES (RANTES receptor antagonist) blocking this effect. Moreover, administration of RANTES in mice revealed reduced plasma GLP-1 and GLP-2 levels after an oral glucose load as well as impaired insulin secretion. In addition, Angiotensin II also lowered GLP-1 secretion from enteroendocrine cells and blockage of its receptor with Candesartan improved secretion. Administration of Angiotensin II to mice lowered plasma GLP-1 levels, although not as potently as RANTES. This thesis describes a cross talk between the intestine and adipose tissue with the novel finding that that elevated RANTES and Angiotensin-II blood levels as found in obese individuals may cause the altered GLP-1 secretory response and identifies their receptors as potential targets in diabetes therapy. Adipositas ist durch eine vermehrte Produktion und Sekretion pro-inflammatorischer Faktoren, wie Akute-Phase Proteinen, Zytokinen und Chemokinen gekennzeichnet. Es wird angenommen, dass diese konstitutiv erhöht zirkulierenden Faktoren zu einem niedrig-gradigen Entzündungszustand beitragen, der Folgeerkrankungen der Adipositas, wie z. B. Arteriosklerose oder Typ 2 Diabetes mellitus fördert. GLP-1 ist ein Peptidhormon, welches von intestinalen L-Zellen nach Nahrungsaufnahme sezerniert wird. Es stimuliert nicht nur die Insulinsekretion der ß-Zellen sondern schützt auch vor dem ß-Zelltod. Die GLP-1 Antwort nach Nahrungsstimulation ist bei Adipösen und Patienten mit Typ 2 Diabetes mellitus gestört. Auf der Suche nach den zu Grunde liegenden Ursachen untersuchten wir eine Reihe von Adipokinen, welche mit dem Auftreten eines Diabetes assoziiert sind. Wir identifizierten RANTES (regulated upon activation normal T cell expressed and secreted) und Angiotensin II als mögliche kausale Faktoren dieses Geschehens. RANTES zirkuliert mit erhöhten Serumspiegeln bei Patienten mit Typ 2 Diabetes. Seine Genexpression ist im weißen Fettgewebe bei Adipösen höher als bei Schlanken. Weiterhin sind die Plasma-Renin-aktivität, Angiotensinogen und Angiotensin II-Spiegel bei Adipositas signifikant erhöht. Die Ziele der vorliegenden Arbeit waren, (1) die Rezeptoren für RANTES und Angiotensin II auf intestinalen Epithelzellen und in NCI-H716 Zellen nachzuweisen, (2) den Einfluss von rekombinantem RANTES und Angiotensin II auf die Glukose-stimulierte GLP-1 Sekretion in vivo zu untersuchen und (3) die Effekte auf die Glukose-abhängige GLP-1 Sekretion bei C57 BL/6 Mäusen zu bestätigen. An Hand dieser Studien gelang es uns nachzuweisen, dass RANTES die Glukose-stimulierte GLP-1 Sekretion in in vitro Kulturen von menschlichen enteroendokrinen Zellen in einer Dosis-abhängigen Weise vermindert und Met-RANTES (einem RANTES Rezeptorantagonisten) diesen Effekt blockieren kann. Weiterhin konnten wir zeigen, dass die Verabreichung von RANTES im Mausmodel die Plasmaspiegel von GLP-1 und GLP-2 nach einem oralen Glukosetoleranztest reduziert und die Insulinspiegel vermindert. Darüber hinaus verminderte Angiotensin II die GLP-1 Sekretion aus enteroendokrinen Zellen. Dieser Effekt war mit einem spezifischen AT-1 Rezeptorantagonisten Candesarten aufgehoben. Auch Angiotensin II verminderte die GLP-1 Spiegel im Mausmodell, auch wenn der Effekt nicht so deutlich wie mit RANTES war. Die Arbeit beschreibt das Zusammenspiel zwischen dem Magen-Darm-Trakt und dem Fettgewebe mit neuen Ergebnissen bezüglich RANTES und Angiotensin II. Beide Adipokine sind bei Adipösen erhöht und spielen somit möglicherweise eine wichtige Rolle die veränderte Dynamik der GLP-1 Sekretion zu erklären. Der Nachweis der jeweiligen Rezeptoren belegt dazu die Spezifität der Ergebnisse und legt möglicherweise den Grundstein für weitere Therapieoptionen bei Typ 2 Diabetes mellitus. |
