Beeinflussung der Expression und Lokalisation von Glukosetransportern durch Dioxin in einer Leber- und Muskelzelllinie

Abstract

2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) gehört zur Familie der lipophilen halogenierten aromatischen Kohlenwasserstoffe. Es ist eines der schädlichsten Umweltgifte. Eine bekannte Wirkung der TCDD-Intoxikation ist das Wasting Syndrom, ein Verlust von Körpermasse trotz ausreichender Kalorienzufuhr. Die Energiebilanz einer Zelle hängt wesentlich von dem Verhältnis der Nährstoffaufnahme, deren Metabolisierung und der Energie- bzw. Stoffabgabe ab. Glukose ist der bedeutenste Energieträger für den Stoffwechsel adulter und embryonaler Zellen. Die Aufnahme von Glukose erfolgt über Glukosetransporter (GLUT). Eine verminderte Glukoseaufnahme durch TCDD konnte in unserer Arbeitsgruppe bereits an embryonalen Stammzellen gezeigt werden. Dabei bewirkte TCDD eine Verringerung der Proteinmenge der diffusionsabhängigen Glukosetransporter 1 und 3 (GLUT1 und 3) und störte die subzelluläre Anordnung der GLUT. Ziel dieser Arbeit ist es zu klären, ob diese TCDD-Wirkung auf embryonale Stammzellen und spezifische GLUT-Isoformen beschränkt ist, oder ob sie auch an differenzierten Zellen, insbesondere aus den wichtigen Organen für den Glukosestoffwechsel, wie Muskel und Leber, und deren GLUT-Isoformen zum Tragen kommt. Dazu wurden die Maus- Myoblasten C2C12 und die Ratten-Hepatomazellen MH1C1 mit 10nM TCDD exponiert und die Expression und Lokalisation von GLUT1, 2 und 4 zu verschiedenen Zeitpunkten mittels Western Blot, Immunhistochemie und subzellulärer Fraktionierung untersucht. Die Glukoseaufnahme wurde anhand der Aufnahme von 3-O-methyl-D [3H]-Glukose quantifiziert. Die GLUT1-Expression wurde in beiden Zelllinien durch TCDD signifikant verringert. Eine deutlichere, früher eintretende und statistisch hochsignifikante Verringerung trat je- doch bei den zelltypspezifischen GLUT2 und GLUT4 nach TCDD-Inkubation auf. Die Lokalisation von GLUT1 und GLUT4 in den C2C12 veränderte sich, indem sich unter TCDD-Einfluss eine vermehrte intrazelluläre Lage zeigte. Die reduzierte GLUT-Expression korrelierte mit einer signifikanten Abnahme der Glukoseaufnahme in den MH1C1-Zellen, nicht in den C2C12-Muskelzellen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ein wichtiger Mechanismus der TCDDToxizität die Reduzierung der Glukoseaufnahme ist. Dieser Effekt konnte sicher in verschiedenen Zellen gezeigt werden und wird durch die vorliegende Arbeit auf kultivierte Muskel-und Leberzellen erweitert. Die Hauptveränderung scheint dabei die Prozessierung der GLUT-Proteine zu sein, wobei vor allem die Expression der zelltypspezifischen GLUTIsoformen durch TCDD unterdrückt wird.