Effects of interleukin-1 on glucose uptake and energy homeostasis in lymphocytes
Die Arbeitsgruppe, in der diese Dissertation entstand, hat bereits gezeigt, dass Interleukin- 1 (IL-1) eine ausgeprägte, langanhaltende und insulin-unabhängige Hypoglykämie verursacht. Diese IL-1-induzierte Hypoglykämie wird durch Mechanismen erzeugt, welche sowohl auf peripherer, als auch zentra...
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| Main Author: | |
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| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | English |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2020
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | Die Arbeitsgruppe, in der diese Dissertation entstand, hat bereits gezeigt, dass Interleukin-
1 (IL-1) eine ausgeprägte, langanhaltende und insulin-unabhängige Hypoglykämie
verursacht. Diese IL-1-induzierte Hypoglykämie wird durch Mechanismen erzeugt, welche
sowohl auf peripherer, als auch zentraler Ebene wirken. Erst kürzlich haben wir
berichtet, dass IL-1 trotz der gleichzeitigen Hypoglykämie in vivo die energetische Aktivität
im Gehirn steigert und in vitro die Glukose-Aufnahme von Neuronen und Astrozyten
erhöht. Das Ziel dieser Arbeit ist es zu erforschen, ob IL-1 die Glukose-Aufnahme durch
Immunzellen ebenfalls beeinflussen kann. Für diesen Zweck wurden murine Splenozyten
mit Lipopolysaccharid (LPS) stimuliert und das während 4 oder 24 Stunden produzierte
IL-1 mit IL-1 Rezeptor-Antagonist (IL-1Ra) neutralisiert. Die Glukoseaufnahme wurde
mit dem fluoreszierenden Glukose-Analog 2-(N-(7-Nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)-
Amino)-2-Deoxyglukose (2-NBDG) und Durchflusszytometrie bestimmt. Die Resultate
zeigen, dass IL-1Ra die 2-NBDG-Aufnahme in LPS-stimulierten Zellen zu einem Grad
verringert, der vergleichbar mit der Blockade von Glukose-Transportern durch Phloretin
ist. Prozentual war die Verringerung der 2-NBDG-Aufnahme infolge der IL-1 Blockade
in LPS-stimulierten B-Zellen nach 24 h in vitro höher als in nicht stimulierten B-Zellen,
was auf eine aktivationsabhängige Zunahme der Glukoseaufnahme durch IL-1 schließen
lässt. Der Agonist IL-1b erhöhte die 2-NBDG-Aufnahme in B-Zellen innerhalb einer
Stunde. Allerdings war die prozentuale Erhöhung der 2-NBDG-Aufnahme vergleichsweise
gering, da die IL-1 Rezeptoren unter den in vitro Bedingungen dieser Arbeit vermutlich
fast alle bereits durch IL-1 gebunden waren. Weder Myeloid Differentiation
Primary Response 88 (MyD88), ein Signal-Adapter Protein des angeborenen Immunsystems,
noch der einwärts gleichrichtende Kaliumkanal 6.2 (Kir6.2) scheinen eine relevante
Rolle im Signalweg zu haben, der die Glukoseaufnahme durch IL-1 beeinflusst.
Eine pharmakologische Inhibition von AKT/PKB konnte die Effekte von IL-1 auf die
Glukoseaufnahme von B-Zellen nicht verhindern, während die Ergebnisse in T-Zellen
nicht eindeutig waren. Die Effekte von endogen produziertem IL-1 auf den energetischen
Metabolismus von Splenozyten wurden ebenfalls untersucht. Durch die Verwendung von
live cell real-time metabolic flux Analysen wurde beobachtet, dass die Blockade von endogenem
IL-1 in einer verringerten oxygen consumption rate (OCR) resultierte, die sich
sukzessiv innerhalb einer Stunde wieder auf den Ausgangswert normalisierte. Die Verringerung
der OCR war von vergleichbarem Ausmaß wie die Inhibition der mitochondriellen
ATP-Erzeugung durch Oligomycin. In der initialen Phase der IL-1Ra-Inhibition
in nicht stimulierten Splenozyten wurde die Verringerung der oxidativen Phosphorylierung
von einem Anstieg der extracellular acidification rate (ECAR) begleitet, welche
ein Marker für die Laktatproduktion durch Glykolyse ist. In LPS-stimulierten Splenozyten
wurde die ECAR nach IL-1Ra-Injektion nicht weiter erhöht, da die Glykolyse
wahrscheinlich nicht weiter beschleunigt werden kann. Die metabolischen Effekte der
IL-1-Blockade sind nicht MyD88-abhängig. Die Resultate deuten darauf hin, dass endogen
produziertes IL-1 die Glukoseaufnahme und den energetischen Metabolismus von
Immunzellen erhöhen kann und möglicherweise damit zur Relokation von Energie zum
Immunsystem beiträgt. |
|---|---|
| Physical Description: | 140 Pages |
| DOI: | 10.17192/z2020.0445 |