Mimitin Überexpression schützt insulinproduzierende Zellen vor zytokin-induziertem ER Stress

Fragestellung: Mitochondrialer und ER Stress spielen bei dem zytokin-vermittelten Betazelltod eine sehr wichtige Rolle. Mimitin ist ein mitochondriales Protein, das durch die zytokin-verursachte Freisetzung aus den Mitochondrien ins Zytoplasma mit dem zytosolischen Protein MAP1S interagieren kann. MAP1S ist ein proapoptotisches zytoplasmatisches Protein, das eine ungeklärte Rolle bei der ER Stress Entwicklung hat. Das Ziel dieser Untersuchung war es, den Einfluss einer Mimitin-Überexpression auf den Zytokin-induzierten mitochondrialen und ER Stress (BIP, CHOP) in insulinsezernierenden Zellen zu klären.

Methodik: Kontroll- und Mimitin-überexprimierende insulinsezernierende INS1E Zellen wurden mit IL-1b (600 U/ml) oder mit einem Zytokinmix (IL-1b 60 U/ml, TNFa 185 U/ml und IFNg 14 U/ml) 24h inkubiert. Die folgenden Methoden wurden benutzt: RNA Isolierung nach Chomczynski, Real-Time PCR, MTT Assay, Rhodamin 123 Färbung, Caspase-9/12 Assays, Zellfraktionierung und Western-Blot Analysen.

Ergebnisse: Die Analyse der Mimitinverteilung in verschiedenen Zellkompartimenten zeigte 97% des Mimitin-Proteins in den Mitochondrien der unbehandelten Zellen. Interessanterweise wurde die Mimitin-Proteinexpression durch Zytokine 3-fach induziert. In zytokin-behandelten Zellen fand sich mehr Mimitin-Protein in zytoplasmatischen und mikrosomalen Zellfraktionen. Mimitin-Überexpression (INS1E-hMim Zellen) schützte die Zellen deutlich gegenüber der Zytokintoxizität (MTT Assay nach 24 Stunden: INS1E pcDNA3 IL-1β 48±4, Zytokinmix 36±4 vs. INS1E-hMim IL-1β 70±5, Zytokinmix 51±3%). Das mitochondriale Membranpotential war nach einer 24-Std Inkubation mit Zytokinen deutlich niedriger als in INS1E-hMim Zellen (IL-1 β: 85±9 vs. 96±1%; Zytokinmix: 68±8 vs. 79±2%). Die zytokin-induzierte Caspase-9 Aktivierung wurde jedoch nur sehr gering durch Mimitin Überexpression beeinflusst (IL-1β: INS1E 187±16 vs. hMim 129±5%; Zytokinmix: INS1E 181±16, INS1E-hMim 150±10%). Die basale BIP Genexpression war in INS1E-hMim Zellen doppelt so hoch wie in INS1E Zellen. Die Zytokine senkten die BIP Expression in INS1E und INS1E-hMim Zellen. Die CHOP Genexpression wurde stark durch die Zytokine in INS1E Zellen induziert (IL-1β: 216±23, Zytokinmix: 665±51%), während die Mimitin-Überexpression die zytokin-induzierte CHOP Expression inhibierte (IL-1β; 112±14, Zytokinmix: 246±25%). Die mit ER Stress in Verbindung gebrachte Caspase-12 wurde hingegen signifikant in INS1E-hMim Zellen gehemmt (IL-1β: INS1E 150±10 vs. hMim 105±10%; Zytokinmix: INS1E 198±16, INS1E-hMim 116±15%).

Schlussfolgerungen: Mimtin-Überexpression schützt insulinproduzierende Zellen gegenüber Zytokintoxizität somit durch Unterdrückung des ER Stresses.