Modulation von Insulin-stimulierten Signalwegen in primären Hepatozyten der Ratte durch Interleukin–6 (IL–6) und Prostaglandin E2 (PGE2)

Einleitung: Die Cytokine IL–6 und PGE2 werden bei Entzündungsreaktionen systemisch und lokal aus Kupffer-Zellen der Leber freigesetzt und können mit dem intrazellulären Signalwegen der Insulin-abhängigen Regulation des Hepatozytenstoffwechsels interferieren. Es sollte daher untersucht werden, ob und auf welcher Stufe der Signalkette PGE2 oder IL–6 die Insulin-abhängige Stimulation der Glykogen- und Proteinsynthese sowie der insulinabhängigen Induktion von immediate early-Genen beeinflussen. Methoden: Primäre Hepatozyten wurden für 6h±IL–6 oder PGE2 inkubiert, das Medium gewechselt und für 5–120 min mit Insulin stimuliert. Im Western-Blot mit Phospho-spezifischen Antikörpern wurde die insulinabhängige Aktivierung von Insulinrezeptor, Akt und ERK1/2 bestimmt. Der Einbau von 14C-Glucose in Glykogen und 3H-Leucin in Protein wurde als Maß der Glykogen- und Proteinsynthese-Rate gemessen, die cFos-Expression mit semiquantitativer PCR bestimmt und die SOCS3-Promotor-Aktivierung durch Transfektion der Zellen mit einem Reportergenkonstrukt untersucht. Ergebnisse: Die Vorbehandlung der Hepatocyten mit IL–6 oder PGE2 hemmte die Stimulation der Glykogen- und Proteinsynthese durch Insulin, ohne die basale Syntheserate zu beeinflussen. Im Gegensatz dazu verstärkte die Vorinkubation mit PGE2, aber nicht mit IL–6, die insulinabhängige cFos-Induktion. Die Rezeptor-Autophosphorylierung durch Insulin wurde weder durch IL–6- noch PGE2-Vorinkubation beeinflusst, wohingegen die Insulin-abhängige Akt-Phosphorylierung zu frühen (15 min) und späten (120 min) Zeitpunkten um ca. 50% geringer war als in nicht-vorbehandelten Zellen. Die Insulin-abhängige ERK1/2-Aktivierung wurde im Maximum (5 min) ebenfalls durch Vorinkubation mit IL–6 oder PGE2 reduziert, schien aber in PGE2-vorbehandelten Hepatocyten länger anzuhalten als in nicht-vorbehandelten. Die IL–6-, aber nicht PGE2-Vorbehandlung führte zu einer Aktivierung des SOCS-Promotors. Diskussion: Die Ergebnisse legen nahe, dass IL–6 und PGE2 die verschiedenen intrazellulären Insulinrezeptorsignalketten über unterschiedliche Wege differentiell beeinflussen. IL–6 könnte über SOCS-Induktion sowohl Akt-abhängige metabolische Effekte als auch die ERK-abhängige cFos-Induktion hemmen, während PGE2 über einen noch unbekannten SOCS-unabhängigen Weg die Akt-Aktivierung und damit die Insulin-abhängige Stoffwechselregulation hemmt, aber gleichzeitig über eine Prolongation des ERK1/2-Signals die cFos-Expression durch Insulin potenzieren könnte.

IL-6: Interleukin-6; PGE2: Prostaglandin E2; IRS: Insulin-Rezeptor-Substrat; PKB: Proteinkinase B (Akt); ERK1/2: extrazellulär Signal-regulierte Kinase 1 und 2; MAPK: Mitogen-aktivierte Proteinkinase; SOCS: Suppressor of Cytokine Signaling

Hepatozyt - IL-6 - Insulin - PGE2