Regulering av karnitinpalmitoyltransferase 1-aktivitet og effekter av UCP2- og CD36-overuttrykkelse i betacellelinjen INS-1.

Abstract

Regulering av fettsyreoksidasjon i mitokondriene involverer hovedsakelig karnitinpalmitoyltransferase 1 (CPT1). CPT1 er nødvendig for å transportere langkjedede fettsyrer inn i mitokondriene der fettsyreoksidasjon finner sted, og er det hastighetsbestemmende trinnet i fettsyreoksidasjonen. Ved type 2 diabetes er det gjerne et økt nivå av både glukose og frie fettsyrer (FFA). Dette kan føre til en tilstand med glukolipotoksisitet i β-cellene, der lipidoksidasjon begrenses, og lipogenese og esterifiseringsprosesser favoriseres. Dette kan svekke insulinfrigjøringen og være en årsak til den reduserte insulinfrigjøringen som er karakteristisk for type 2 diabetes. For å forstå de mekanismene som ligger bak glukolipotoksisitet er det viktig å klargjøre reguleringen av CPT1 i forhold til fettsyrer og glukose. I denne oppgaven ble det videreutviklet en metode for å kunne bestemme CPT1-aktivitet i insulinproduserende betaceller. Denne metoden ble benyttet til å se på hvordan ulike fettsyrer og glukosekonsentrasjoner, samt hvordan overuttrykk av uncoupling protein 2 (UCP2) og CD36 påvirker CPT1-aktiviteten. Cellelinjene som ble benyttet var INS-1, og celler utgående fra INS-1 som man kan få til å overuttrykke enten UCP2 eller fettsyretransportøren CD36. I metoden ble det målt omdannelse av decanoyl-CoA og L-[metyl-3H]karnitin til decanoyl- L-[metyl-3H]karnitin. Det ble klargjort at reaksjonen forløp omtrent lineært i minst 10 minutter og at enzymaktiviteten var tydelig målbar når 10 mikrogram protein fra cellehomogenatet fikk tilsatt reaksjonsblanding. Det ble vist at forutgående eksponering for palmitat økte CPT1-aktiviteten, mens forutgående eksponering for oleat ikke hadde noen effekt. Videre ble det vist at forutgående eksponering for høy glukosekonsentrasjon ga redusert CPT1-aktivitet, og at overuttrykk av CD36 reduserte denne effekten av høy glukosekonsentrasjon. Derimot hadde overuttrykk av UCP2 ingen signifikant påvirkning på CPT1-aktiviteten, verken i vanlig dyrkningsmedium eller ved forutgående eksponering med palmitat. Alt i alt tyder disse resultatene på at CPT1 i β-celler reguleres av både mettede fettsyrer, som palmitat, og glukosekonsentrasjon. I tillegg vil tilstander med overuttrykkelse av CD36 kunne påvirke CPT1-aktiviteten i β-celler. Siden type 2 diabetes er forbundet med økt glukose- og fettsyrenivå, vil det være sannsynlig ut fra disse resultatene at CPT1-aktiviteten i β-celler er dysfunksjonelt regulert ved type 2 diabetes.