Charakterisierung der Funktion von Hitzeschockprotein 60 bei der Entwicklung der Fettgewebsentzündung und Insulinresistenz

Fragestellung: Adipositas ist ein wesentlicher Risikofaktor für die Entstehung von Insulinresistenz und Typ 2 Diabetes. Im Verlauf der Adipositas werden vermehrt Mediatoren aus dem Fettgewebe freigesetzt, die zur Fettgewebsentzündung führen. Diese Entzündungsmediatoren können lokal (Adipozyten) sowie systemisch (Skelettmuskelzellen) wirken und zur Entwicklung von Insulinresistenz beitragen. Die Signale, die eine Fettgewebsentzündung initiieren sind bislang unbekannt. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass dem Stress- und Hitzeschockprotein 60 (Hsp60) neben seiner Rolle als Chaperon auch regulatorische Eigenschaften zukommen. Daher war das Ziel, die Wirkung von autologem Hsp60 auf humane Adipozyten und Skelettmuskelzellen (SkMC) sowie die Bedeutung von Hsp60 in der Entstehung der Fettgewebsentzündung und der Insulinresistenz aufzuklären.

Methodik: Primäre humane subkutane Präadipozyten wurden zu Adipozyten differenziert. Die Hsp60-Freisetzung aus unbehandelten und Zytokin-behandelten (je 1000 U/ml TNF-α, IFNγ, IL-β) Adipozyten sowie die Hsp60-Plasmaspiegel 18 normalgewichtiger (BMI: 23,4±5,6kg/m²) und 23 adipöser Individuen (BMI: 44,5±5,6kg/m²) wurden mittels ELISA quantifiziert. Die Hsp60-Bindung wurde mittels FACS quantifiziert. Die Hsp60-induzierte Freisetzung von Entzündungsmediatoren wurde mithilfe des Multiplex-Beads-Verfahrens untersucht. Adipozyten und SkMC wurden mit Hsp60 (5–20µg/ml) inkubiert und die Aktivierung spezifischer Signalproteine analysiert.

Ergebnisse: Humane Adipozyten exprimieren und setzen Hsp60 frei. Nach Simulation einer Entzündung durch Inkubation mit pro-inflammatorischen Zytokinen wurden in den Zellkulturüberständen der Adipozyten höhere Hsp60-Spiegel im Vergleich zu unbehandelten Zellen gemessen (0,9±0,3ng/ml vs. 0,4±0,3ng/ml; p<0,01). Adipöse Individuen wiesen im Vergleich zu schlanken Probanden höhere Hsp60-Plasmaspiegel auf (20,3±1,0ng/ml vs. 12,6±11,0ng/ml; p<0,05). Ferner bindet Hsp60 spezifisch an humane Adipozyten und SkMC. In Adipozyten induzierte Hsp60 konzentrationsabhängig die Freisetzung von TNF-α, MIP1α, RANTES, MCP-1, IL-6 und IL-8. Erstmalig konnte auch eine Hsp60-induzierte Sekretion der Myokine MCP-1 (1,2±0,6ng/ml; p=0,001), IL-6 (0,4±0,3ng/ml; p<0,001) und IL-8 (1,7±0,9ng/ml; p<0,01) gezeigt werden. Hsp60 aktivierte sowohl in Adipozyten als auch in SkMC pro-inflammatorische Signalwege (JNK, ERK1/2 und NFκB) und reduzierte die Insulin-stimulierte Phosphorylierung der Akt auf 55,0±28,2% (p<0,05) bzw. 50,3±8,0% (p<0,01).

Schlussfolgerung: Hsp60 wird von humanen Adipozyten freigesetzt und ist im Plasma adipöser Menschen erhöht. Hsp60 induziert in vitro Insulinresistenz in humanen Adipozyten und SkMC, die durch Aktivierung pro-inflammatorischer Signalwege und erhöhte Sekretion von Entzündungsmediatoren erklärbar ist. Hsp60 könnte somit eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Fettgewebsentzündung sowie der Insulinresistenz zukommen.