Die GTPase ARFRP1 ist essentiell für die Differenzierung der Hepatozyten und die Etablierung eines störungsfreien Glucosestoffwechsels

Zielsetzung: Bei ADP-ribosylation factor related protein1 (ARFRP1) handelt es sich um ein ubiquitär exprimiertes Mitglied der ARF-Familie monomerer GTPasen. ARFRP1 rekrutiert weitere Proteine wie ARL1 an den trans-Golgi und spielt daher für die Funktion des Golgi-Apparates eine wichtige Rolle. Die Deletion des Arfrp1-Gens in der Maus führt zur embryonalen Letalität. Zur Untersuchung der Bedeutung von ARFRP1 für die Funktion der Leber, wurde dieses Gen spezifisch in diesem Organ ausgeschaltet.

Materialien und Methoden: Zur Generierung einer Hepatozyten-spezifischen Deletion von Arfrp1 in der Maus wurde das Cre/loxP-System verwendet. Dazu wurden Arfrp1^flox/flox -Mäuse mit Alb-Cre-Mäusen verpaart, die die Cre-Rekombinase unter der Kontrolle des Albuminpromotors exprimieren. Körpergewicht, Lebergewicht, Blutglucosespiegel und die Expression von metabolisch relevanten Transkripten wurden erfasst.

Ergebnisse: Immunhistologische Analysen bestätigten in diesem in vivo Modell eine deutliche Beeinträchtigung der Organisation des trans-Golgi der leberspezifischen Arfrp1-Nullmutanten (Arfrp1^liv-/- ). Es zeigte sich eine signifikante Wachstumsretardierung der leberspezifischen Arfrp1-Nullmutanten (Woche 5: Arfrp1^flox/flox 22,1±2,5g; Arfrp1^liv-/- 16,0±2,1g) verursacht durch verminderte IGF1-Spiegel im Plasma (Arfrp1^flox/flox 2549,5±214,7ng/ml; Arfrp1^liv-/- 1203,8±127,5ng/ml) sowie eine Beeinträchtigung der Glucosehomöostase. Diese war gekennzeichnet durch eine Reduktion der Glycogenspeicherung, wahrscheinlich bedingt durch eine geringere Expression des Glucosetransporters GLUT2 an den Plasmamembranen. Des Weiteren wiesen die Arfrp1^liv-/- Mäuse eine verringerte Lebermasse auf (Arfrp1^flox/flox 1,28±0,26g; Arfrp1^liv-/- 0,83±0,18g). Die Untersuchung von Differenzierungsmarkern wie Albumin und FetuinA mittels qRT-PCR zeigte eine Reduktion in den Lebern der knockout-Tiere. Während der frühe Differenzierungsmarker Foxa2 keinen signifikanten Unterschied in der Expression in Arfrp1^liv-/- -Tieren zeigte, war die des späten, für die Hepatozytendifferenzierung essentiellen, Markers HNF4alpha signifikant um etwa 40% reduziert.

Schlussfolgerung: ARFRP1 spielt eine wichtige Rolle für die Differenzierung und die Funktion der Hepatozyten. Bedingt durch das Ausschalten von Arfrp1 war die sekretorische Leistungsfähigkeit der Leber und die Synthese von Plasmaproteinen wie GLUT2 beeinträchtigt, was auf Defekte des trans-Golgis zurückzuführen ist.