Dokument: Insulin- und Kontraktionssignalwege in insulinresistenten Skelettmuskelzellen der Maus

Titel:	Insulin- und Kontraktionssignalwege in insulinresistenten Skelettmuskelzellen der Maus
Weiterer Titel:	Insulin- and contraction-signaling in insulin resistant murine skeletal muscle cells
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67615
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20241125-105252-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Deatc, Michelle Isabel [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,10 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 20.11.2024 / geändert 20.11.2024
Beitragende:	Prof. Dr. Hadi Al-Hasani [Gutachter] Prof. Dr. med. Ensenauer, Regina [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Körperliche Bewegung ist wichtiger Bestandteil der leitliniengerechten Therapie und Prävention des Diabetes mellitus Typ 2 (T2DM). Zu den positiven Effekten von Sport zählen die Verbesserung der Glukosetoleranz und Insulinsensitivität. Allerdings profitieren nicht alle T2DM-Patienten in gleichem Maße von Sport-Interventionen, da die Fähigkeit, durch körperliche Aktivität den Blutzucker-Spiegel zu verbessern, individuell variiert. Für eine maßgeschneiderte Therapie ist es daher wichtig, die zellulären Signalwege aufzudecken, die der Krankheit und möglichen sportinduzierten Verbesserungen zugrunde liegen. Eine muskuläre Insulinresistenz (IR) wird dabei als eine der Hauptursachen für T2DM angesehen. Darüber hinaus zählt die Skelettmuskulatur aufgrund der Sekretion von Myokinen zum endokrinen System. Myokine umfassen Zytokine, Proteine oder Peptide, die von Muskelfasern produziert, exprimiert und freigesetzt werden. Noch sind die meisten Myokine hinsichtlich ihrer biologischen Funktion nur unzureichend charakterisiert. Die Erforschung der Rolle der Myokine im Energiestoffwechsel könnte in Zukunft zur Entwicklung neuer T2DM-Therapiemöglichkeiten beitragen. Kontraktionsabhängig sezernierte Myokine könnten zudem als Biomarker für die Entwicklung individueller Trainingsprogramme dienen. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, sekretierte Proteine (Sekretome) von insulinresistenten murinen C2C12-Muskelzellen nach Elektropulsstimulation (EPS) zu charakterisieren und zu vergleichen, um zu einem tieferen Verständnis der biochemischen Zusammenhänge von IR, T2DM und körperlicher Bewegung beizutragen. Ein Sekretom beinhaltet alle Proteine, die von Zellen zu einem bestimmten Zeitpunkt sezerniert werden. Zur in vitro IR-Induktion wurden C2C12-Zellen mittels Palmitat, Insulin, TNF-α und Chemerin behandelt. Die erfolgreiche IR-Induktion durch Palmitat- und Insulin-Behandlung wurde mittels Western Blot anhand einer signifikant verminderten Phosphorylierung der Serin-/Threonin-Kinase AKT bestätigt. In einem zweiten Schritt wurden die Zellen mittels EPS stimuliert, um eine Kontraktion und Myokinsekretion herbeizuführen. Schließlich erfolgte die massenspektrometrische Sekretomanalyse der Überstände sowie die Auswertung der sekretorischen Proteine anhand bioinformatischer Analyse-Tools. Innerhalb der Überstände von mit Palmitat-behandelten Zellen konnten 2531 potenzielle Myokine identifiziert werden, davon 312 signifikant reguliert. Die Überstände der mit Insulin behandelten Zellen zeigten 2594 potenzielle und 231 signifikant regulierte Myokine. 27 signifikant regulierte Proteine wurden in beiden Sekretomen nachgewiesen. Die Myokine Gremlin-1, C-C motif chemokine 2, Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), Complement Factor B (CFB) und Thrombospondin-2 (TSP2) wurden anhand wissenschaftlicher Literatur diskutiert. Sie stellen Kandidaten für weiterführende Studien dar, um ihre Rolle in der Pathophysiologie von IR und T2DM zu ergründen und das Wissen über das muskuläre Sekretom zu erweitern. The positive effects of exercise include improved glucose tolerance and insulin sensitivity. Therefore, physical exercise is an important part of guideline-based diabetes therapy and prevention. However, not all patients benefit from sports interventions, as the ability to improve blood glucose levels through physical activity varies individually. It is therefore important to uncover the cellular signalling pathways underlying the disease and possible exercise-induced improvements. Muscular insulin resistance is considered one of the main causes of type 2 diabetes mellitus (T2DM). In addition, skeletal muscle is part of our endocrine system. Muscle fibers produce, express and release so-called myokines which include cytokines, proteins or peptides. Most myokines are still poorly characterised in terms of their biological function. Research into the role of myokines in energy metabolism could contribute to the development of new T2DM therapy options in the future. Myokines that are secreted in a contraction-dependent manner could also serve as biomarkers for the development of individual training programmes. The aim of this work was to contribute to a deeper understanding of the biochemical relationship of T2DM, insulin resistance and exercise by comparing secreted proteins (secretome) of insulin-resistant C2C12 cells after electrical pulse stimulation (EPS). A cellular secretome contains all proteins that are secreted by cells at a certain point in time. For inducing insulin resistance in vitro, murine C2C12 cells were incubated with palmitate, chronic high insulin exposure, TNF-α and chemerin. Western Blot analysis showed significantly reduced phosphorylation levels of AKT after palmitate and high insulin treatment of the cells. Afterwards, cells were stimulated via EPS to induce muscle contraction and myokine secretion. Finally, the supernatant was analysed via mass spectrometry. The secretory proteins were analysed by using bioinformatic analysis tools. 2531 potential myokines could be identified in the secretome of palmitate-treated cells, 312 of which were significantly regulated. 2594 potential and 231 significantly regulated myokines could be identified in the secretome of high insulin treated cells, respectively. 27 significantly regulated proteins were detected in both secretomes. Based on scientific literature, 5 myokines could be further characterised and discussed, namely Gremlin-1, C-C motif chemokine 2, Neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), Complement Factor B (CFB) und Thrombospondin-2 (TSP2). They represent candidates for further studies to elucidate their role in the pathophysiology of insulin resistance and T2DM and to expand our knowledge of the muscular secretome.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Sonstige Einrichtungen/Externe » An-Institute » Deutsches Diabetes-Zentrum
Dokument erstellt am:	25.11.2024
Dateien geändert am:	25.11.2024
Promotionsantrag am:	27.03.2024
Datum der Promotion:	19.11.2024