Hemmung der Insulin-abhängigen Glucoseverwertung durch Protstaglandin E2 über eine EP3-Rezeptor-vermittelte ERK1/2-Aktivierung

Einleitung: Eine im Rahmen des metabolischen Syndroms auftretende hepatische Insulinresistenz trägt zur Glucoseintoleranz bei. Vorarbeiten zeigten, dass PGE2 die Insulin-abhängige hepatische Glucoseverwertung stört. Ziel war es, die molekularen Ursachen aufzuklären. Methoden: Primäre Hepatozyten, HepG2-Zellen, die stabil mit dem EP3β-Rezeptor transfiziert waren oder HepG2-Zellen ohne EP3-Rezeptor wurden 5,5h mit PGE2±Pertussistoxin±PD98059 inkubiert und anschließend mit Insulin stimuliert. Die Glykogensynthese wurde anhand des 14C-Glucoseeinbaus, die Genexpression durch qPCR und die Proteinphosphorylierung im Westernblot mit phosphospezifischen Antikörpern bestimmt. Ergebnisse: PGE2 hemmte in Hepatozyten die Insulin-abhängige Glycogensynthese und Induktion der glycolytischen Schlüsselenzyme Glukokinase und Pyruvatkinase. In Hepatozyten und im HepG2-EP3β-Zellklon, der wie Hepatozyten den Gi-gekoppelten EP3-Rezeptor exprimiert, aber nicht in HepG2-Zellen ohne EP3-Rezeptor hemmte PGE2 die Insulin-abhängige Akt-Phosphorylierung ohne die Insulinrezeptor-Autophosphorylierung zu stören. PGE2 aktivierte persistierend ERK1/2 und führte im HepG2-EP3β-Zellklon zu einer Serin-Phosphorylierung des IRS1 wodurch die Insulinrezeptorsignalkette unterbrochen wird. Die ERK1/2-Aktivierung und die Hemmung der Insulin-stimulierten Akt-Phosphorylierung in Hepatozyten und dem HepG2-EP3β-Zellklon wurden durch den MEK-Inhibitor PD98059 sowie durch Pertussistoxin unterdrückt. Diskussion: Die Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass PGE2, das im Rahmen der das metabolische Syndrom begleitenden Entzündung vermehrt an die Leber anflutet, über eine durch den Gi-gekoppelten EP3-Rezeptor vermittelte ERK1/2-Aktivierung und IRS-Serin-Phosphorylierung die Insulinrezeptorsignalkette distal des Rezeptors unterbrechen, dadurch zur hepatischen Insulinresistenz beitragen und die Glucoseverwertung in der Leber stören kann.

Abkürzungen: Akt: Proteinkinase B; EP3-Rezeptor: Prostaglandin E2-Rezeptor, Subtyp 3; ERK1/2: extrazellulär Signal-regulierte Kinase 1 und 2; IRS: Insulin-Rezeptor-Substrate; MEK: ERK1/2-aktivierende Kinase; PGE2: Prostaglandin E2

Akt-Kinase. ERK1/2 - EP3-Rezeptor - Insulin - Prostaglandin E2