Die Bedeutung der spezifischen Stimulation des GPR40/FFAR1-Rezeptors in insulinsezernierenden Zellen des Pankreas

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wirkung einer spezifischen Stimulation des GPR40/FFAR1-Rezeptors auf insulinsezernierende Betazellen des Pankreas untersucht. Zunächst wurde die Expression von GPR40/FFAR1 in INS-1E- und MIN6-Zellen sowie in Langerhans´schen Inselzellen der Maus mittels PCR nachgewiesen. Anschließend wurde der Effekt potentieller GPR40/FFAR1-Agonisten und Antagonisten auf die GSIS durch Inkubation von INS-1E-Zellen sowie von Mausinseln mit den jeweiligen, zu testenden Substanzen, untersucht. Eine zunehmende Glucosekonzentration bewirkte einen signifikanten Anstieg der Insulinsekretion sowohl in INS-1E-Zellen als auch in Langerhans´schen Inseln der Maus. Die beiden Fettsäuren Ölsäure und Palmitinsäure sowie die synthetisch hergestellten, kleinmolekularen Substanzen GW9508 und TUG-424 können die Insulinsekretion über Aktivierung von GPR40/FFAR1 spezifisch stimulieren und scheinen sich somit als sekretionsfördernde Stimuli zu eignen. Der Effekt auf die Insulinsekretion ist dabei BSA-, glucose- und konzentrationsabhängig. Die stärkste Stimulation konnte in Anwesenheit von 12 mM Glucose erzielt werden. Weiterhin erwies sich eine BSA-Konzentration von 0,05 % als optimale Bedingung. Der Agonist GW9508 zeigte den stärksten stimulierenden Effekt auf die GSIS bei einer BSA-Konzentration von 0,05 %. Eine BSA-Konzentration ≥ 0,1 % wirkten sich dagegen hemmend aus. Es ist anzunehmen, dass die Bindung des Agonisten an BSA dessen Bindung an GPR40/FFAR1 teilweise bzw. vollständig verhindert. Folglich ist eine Modifikation der Struktur lipophiler Agonisten nötig, damit diese nach ihrer Verabreichung auch wirken können. Dies ist bereits für TUG-469 gelungen, dessen Lipophilie reduziert und metabolische Stabilität unter Erhalt der stimulierenden Wirkung verbessert werden konnte. Des Weiteren war in Anwesenheit von fettsäurenhaltigem BSA V die stimulierende Wirkung von GW9508 und Palmitinsäure auf die GSIS im Vergleich zu BSA FFA signifikant verbessert. Ursächlich könnten die im BSA V enthaltenen Fettsäuren sein. Dabei ist es denkbar, dass diese die freien Bindungsstellen von Albumin bereits sättigen und somit die freie Konzentration an den zu testenden Substanzen und damit deren stimulierende Wirkung steigt. Die synthetisch hergestellten Agonisten TUG-20, TUG-187 und TUG-221 zeigten keine signifikanten Effekte auf die GSIS. Ursache für die schlechte stimulierende Wirkung der Substanzen auf die Insulinsekretion könnte eine simultane Aktivierung sekretionsstimulierender Signalwege über Gq als auch sekretionshemmender Signalwege über Gi sein. Diese scheinen somit weniger selektiv und daher ungeeignet zur Stimulation der GSIS zu sein. Der GPR40/FFAR1-Antagonist TUG-178 zeigte ebenfalls keine Wirkung auf die GSIS. Besonders GW9508 und TUG-424 stellen potentielle pharmakologische Substanzen in der Therapie des Diabetes mellitus dar. Außerdem könnte der GPR40/FFAR1-Rezeptor einen potentiellen pharmakologischen Angriffspunkt zur Verbesserung der Betazellfunktion und Behandlung von Diabetes mellitus Typ 2 darstellen.