Veränderungen im Glucosemetabolismus nach leberspezifischer Deletion der GTPase ARFRP1 in der Maus

Fragestellung: Das ADP-ribosylation factor related protein1 (ARFRP1) ist ein Mitglied der Ras-verwandten membranassoziierten monomeren GTPasen, die als molekulare Schalter im intrazellulären Vesikeltransport, in der Organisation des Golgi-Apparates und im Lipidmetabolismus fungieren. ARFRP1 spielt eine wichtige Rolle in der Funktion des trans-Golgi-Netzwerkes, indem es Proteine wie ARL1 und Golgin-245 an den Golgi rekrutiert. ARFRP1 ist ubiquitär exprimiert, hohe Expressionslevel wurden in der Leber, im Fettgewebe, in der Niere und im Darm nachgewiesen. Um die Funktion von Arfrp1 in der Leber aufzuklären, wurde Arfrp1 in diesem Organ spezifisch ausgeschaltet.

Methodik: Die leberspezifische Deletion von Arfrp1 erfolgte mittels des Cre/loxP-Rekombinationssystems.

Arfrp1 ^flox/flox-Mäuse wurden mit Mäusen verpaart, die die Cre-Rekombinase unter der Kontrolle des Hepatozyten-spezifischen Albuminpromotors (Alb-Cre) exprimieren. Körpergewicht, Lebergewicht, Blutglucosespiegel und die Expression von metabolisch relevanten Transkripten wurden analysiert.

Ergebnisse: Die leberspezifischen Arfrp1-Nullmutanten (Arfrp1 ^liv-/-) zeigten eine frühe Wachstumsretardierung (Woche 5: Arfrp1 ^flox/flox 22,1±2,5g; Arfrp1 ^liv-/- 16,0±2,1g) begleitet von einem signifikant reduzierten Lebergewicht (Arfrp1 ^flox/flox 1,28±0,26g; Arfrp1 ^liv-/- 0,83±0,18g). Darüber hinaus zeigten Arfrp1 ^liv-/--Mäuse niedrigere Blutglucosespiegel und verminderte Glycogenspeicher in der Leber im Vergleich zu Kontrolltieren. Während die mRNA-Level glycolytischer Enzyme und des Glucosetransporters GLUT2 eine Erhöhung aufwiesen, war die Proteinmenge von GLUT2 stark reduziert und deutlich weniger GLUT2 in Plasmamembranen der Arfrp1 ^liv-/--Hepatozyten nachweisbar. Dies deutet auf eine Beeinträchtigung der Glucoseaufnahme und/oder der Glucosefreisetzung in der Leber hin. Immunhistologische Färbungen des trans-Golgi-Markers TGN38 kennzeichneten eine deutliche Beeinträchtigung der Organisation des trans-Golgi in den Lebern der Arfrp1 ^liv-/--Mäuse.

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wachstumsretardierung der Arfrp1 ^liv-/--Mäuse eine Konsequenz eines reduzierten Energiemetabolismus ist, ausgelöst durch einen verminderten Glucosetransport. Als mögliche Erklärung wäre eine regulatorische Funktion von ARFRP1 bei der Prozessierung und/oder dem Targeting von Proteinen wie dem Glucosetransporter GLUT2 zu sehen.