TY - THES A1 - Laubner, Katharina T1 - Leptin vermittelte Signalübertragung und Proinsulingenregulation in Beta-Zellen des endokrinen Pankreas T1 - Signalling and proinsulin gene regulation by Leptin in pancreatic beta-cells N2 - Das Fettgewebshormon Leptin hemmt in Beta-Zellen des endokrinen Pankreas die Insulinbiosynthese und –sekretion. Insulin dagegen als adipogenes Hormon fördert die Leptinproduktion, so dass ein Regelkreis, die so genannte “Adipoinsuläre Achse“ entsteht. Fehlregulationen dieser Achse werden vor allem bei übergewichtigen Menschen mit einer Hyperleptinämie im Rahmen der Pathogenese des Diabetes mellitus Typ 2 diskutiert. Die genauen molekularen Mechanismen über die die transkriptionellen Effekte von Leptin auf die Proinsulingen Expression erfolgen sind bis dato nicht ausreichend verstanden. Die Signalübertragung von Leptin erfolgt über den JAK-STAT-Signalübertragungsweg. Dieser Signalübertragungsweg kann durch Moleküle aus der Familie der Suppressors of Cytokine Signalling (SOCS) gehemmt werden. Ziel dieser Arbeit war die Leptin vermittelte Signaltransduktion in Beta-Zellen des endokrinen Pankreas sowie die Insulingen Expression näher zu charakterisieren. Stimulation mit Leptin führt zu einer JAK2 abhängigen Phosphorylierung und zeitabhängigen nukleären Translokation von STAT3 und STAT5b in INS-1 Zellen. Sowohl STAT3 als auch STAT5b aktivieren den Proinsulingen Promotor in INS-1 Zellen. Für STAT5b konnte in INS-1 Zellen gezeigt werden, dass diese Aktivierung durch Interaktion mit PDX-1, dem zentralen Regulator der -Zelldifferenzierung und –funktion, und Koaktivator CBP/p300 erfolgt. Diese synergistische Aktivierung ist abhängig von der PDX-1 Bindungsstelle, dem A3/A4 Element im Ratten-Insulingenpromotor 1. Weiterhin konnte in INS-1 Zellen in vitro gezeigt werden, dass Leptin die mRNA Expression von SOCS3 induziert. Eine Aktivierung des Ratten SOCS3 Promotors konnte sowohl durch Leptin, als auch durch STAT3 und STAT5b nachgewiesen werden. Diese Aktivierung erfolgt über spezifische Bindung von STAT3 und STAT5b an bekannte STAT-Bindungsstellen im SOCS3 Promotor, was durch EMSAs mit Kernextrakten von INS-1 Zellen demonstriert werden konnte. SOCS3 wiederum hemmt sowohl die basale als auch die STAT3 und STAT5b vermittelte Aktivierung des Ratten-Insulinpromotors 1 in INS-1 Zellen. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass SOCS3 ein Leptin induzierter Inhibitor der Proinsulingen Expression in pankreatischen Beta-Zellen ist, im Sinne einer negativen Rückkoppelung. SOCS3 ist somit ein direkter Vermittler der Leptin Signalübertragung distal von JAK-STAT in Beta-Zellen des endokrinen Pankreas. N2 - Leptin is an adipocyte-derived hormone that inhibits insulin secretion and proinsulin gene expression in pancreatic beta cells. Insulin, in contrast, is adipogenic and stimulates leptin secretion from the adipose tissue thereby establishing an adipoinsular feedback loop, the so called adipoinsular axis. Dysregulation of this adiposinsular axis with the establishment of leptin resistance in pancreatic beta cells may lead to hyperinsulinemia, which could contribute to obesity and insulin resistance. The molecular mechanism by which leptin exerts transcriptional effects on proinsulin gene expression has yet to be shown. Leptin signal transduction through the leptin receptor is intracellularly coupled to the JAK-STAT signalling pathway. This pathway can be inhibited by a family of molecules, named suppressors of cytokine signalling (SOCS). Aim of this study was to analyse leptin mediated signal transduction and proinsulin gene regulation at the molecular level in pancreatic beta cells. Leptin stimulation lead to JAK2-dependent phosphorylation and time-dependent nuclear translocation of the transcription factors STAT3 and STAT5b in INS-1 beta cells. Both STAT3 and STAT5b activate the rat proinsulin promoter 1 in INS-1 beta cells. Furthermore STAT5b activates the rat proinsuin promoter 1 via interaction with PDX-1, a central regulator of beta cell differentiation and function, and the cofactor CBP/p300 in synergism. This synergism is dependent of the A3/A4 element in the rat insulin 1 promoter. The A3/A4 element is a PDX-1 binding site. In addition, leptin induced mRNA expression of the JAK-STAT inhibitor SOCS3 in vitro in INS-1 beta cells. Transcriptional activation of the rat SOCS3 promoter was observed with leptin, STAT3 and STAT5b. In EMSA´s Leptin induced STAT3 and STAT5b DNA binding to specific STAT responsive binding sites in the SOCS3 promoter was demonstrated. Finally, SOCS3 inhibited basal and both STAT3 and STAT5b-dependent rat insulin 1 gene promoter activity in INS-1 cells. These results suggest that SOCS3 is a leptin-induced inhibitor of proinsulin gene expression in pancreatic beta cells. SOCS3 is a mediator of leptin signalling distal of JAK-STAT in pancreatic beta cells. Leptin-mediated SOCS3 expression in pancreatic beta cells may contribute to the inhibitory effects of leptin on proinsulin gene expression and insulin biosynthesis that has been demonstrated previously. KW - Leptin KW - Pankreas KW - Beta-Zellen KW - Diabetes mellitus Typ 2 KW - Leptin KW - pancreas KW - beta-cells KW - diabetes mellitus type 2 Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18817 ER - TY - THES A1 - Kühnen, Peter T1 - Identifikation und Charakterisierung neuer Leptin regulierter Gene in der Beta-Zelle des endokrinen Pankreas T1 - Identification and characterization of new leptin regulated genes in the pancreatic beta-cell N2 - Leptin reguliert die Sättigungszentren in den Kerngebieten des Hypothalamus. Zusätzlich hemmt es die Insulinsekretion der Beta-Zelle des endokrinen Pankreas. Umgekehrt fördert Insulin die Leptinsekretion des Fettgewebes. Dieser Regelkreis wird als adipoinsuläre Achse beschrieben. Fehlregulationen dieses Regelkreises werden bei übergewichtigen Patienten mit Leptinresistenz als Mechanismus bei der Ausbildung eines Diabetes mellitus Typ 2 diskutiert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung von Leptin auf die Beta-Zelle des endokrinen Pankreas untersucht. Ziel dieser Arbeit war die Identifikation neuer Leptin regulierter Gene. Dafür wurde unter anderem die Insulinom-Zelllinie INS-1 verwandt. In den vorliegenden Untersuchungen hemmte Leptin die mRNA-Expression von Insulin und dem Transkriptionsfaktor NeuoD1 in INS-1 Zellen. Darüber hinaus hemmte Leptin die mRNA- und Proteinexpression von Secretogranin II (Scg II) in INS-1 Zellen. Scg II wurde mit immunzytochemischen Färbungen in den Vesikeln von INS-1 Zellen nachgewiesen. Leptin hemmte des Weiteren die mRNA- und Proteinexpression sowie die Enzymaktivität der katalytischen Untereinheit der Protein Phosphatase 1 alpha (PP-1alpha) in INS-1 Zellen. In humanen Pankreasinseln wurde eine Kolokalisation von PP-1alpha und Insulin nachgewiesen. Eine Hemmung von PP-1alpha durch Calyculin A (Cal A) führte zu einer Reduktion der Insulinsekretion von INS-1 Zellen und humanen Pankreasinseln, sowie zu einer Reduktion des Kalzium-Influxes in INS-1 Beta-Zellen. Anhand dieser Ergebnisse könnte die hemmende Wirkung von Leptin auf die Insulinsekretion durch eine Regulation von PP-1alpha erklärt werden. Dabei führt die Inhibition von PP-1alpha zu einer Hemmung der Kalzium Kanäle, die wiederum eine Reduktion der Insulinsekretion bewirkt. In dieser Arbeit wurden neue Leptin regulierte Gene in INS-1 Beta-Zellen identifiziert und charakterisiert. Diese Ergebnisse zeigen neue Einblicke in die Regulation der Insulinsekretion. Darüber hinaus ergeben sich für die Zukunft mögliche Ansatzpunkte bei der Therapie des Diabetes mellitus Typ 2. N2 - Leptin regulates the satiety centre in the hypothalamus. Furthermore leptin inhibits insulin secretion of the pancreatic beta-cell. Vice versa insulin activates leptin secretion of the adipose tissue. This feedback loop is called the adipoinsular axis. Dysregulation of this axis may result in leptin resistance and finally the development of diabetes mellitus type 2 in obese patients. In this study the leptin mediated regulation of the pancreatic beta cell was analyzed. The mRNA expression of the transcription factor NeurD1 was inhibited by leptin. In addition Secretogranin II (Scg II) was inhibited on the mRNA and on the protein level in INS-1 cells by leptin. Furthermore leptin decreased the mRNA and protein expression of the cathalytic subunit of the protein phosphatase 1 (PP-1alpha) in INS-1 cells. In human pancreatic islets we observed a colocalisation of PP-1alpha and insulin by immunhistochemistry. Inhibition of PP-1alpha by Calyculin A (Cal A) provoked a reduction of insulin secretion in INS-1 cells and human pancreatic islets and reduced the calcium influx into INS-1 cells. Finally leptin inhibits the PP-1 enzyme activity in INS-1 cells. This study characterizes new leptin regulated genes in the pancreatic beta-cells. These results indicate new insights into the regulation of insulin secretion and show new perspectives for the therapy of diabetes mellitus type 2. KW - Leptin KW - PP-1 KW - Diabetes mellitus KW - Beta-Zelle KW - Adipositas KW - leptin KW - PP-1 KW - diabetes mellitus KW - beta-cell KW - obesity Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-15715 ER - TY - THES A1 - Jentzsch, Britta T1 - Einfluss von Ernährungs- und Bewegungstherapie auf die Parameter Adiponectin und Leptin bei Beschäftigten mit metabolischem Syndrom im Rahmen einer innerbetrieblichen Gesundheitsförderung T1 - Influence of dietetic and exercise treatment on adiponectin and leptin in employees with metabolic syndrom within a workplace health promotion N2 - Das metabolische Syndrom trägt über die Reduktion der Insulinsensitivität entscheidend zur Entstehung von Herz-Kreislauf- und Stoffwechsel-Krankheiten bei. Bei Adipösen sind die Serumkonzentrationen der Adipozytokine Adiponectin und Leptin so verschoben, dass kardiovaskuläre Risikofaktoren resultieren. Immer mehr Betriebe versuchen krankheitsbedingte Ausfallkosten über Gesundheitsförderungsprogramme einzusparen und dadurch die betriebliche Produktivität und Qualität zu steigern. Zudem sollen die volkswirtschaftlichen Kosten der Therapie von Lifestyle-Erkrankungen gesenkt werden. 24 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Würzburger Verkehrsbetriebe (WVV) (46,4 ± 7,6 Jahre; body mass index, BMI 37,4 ± 5,9; waist to hip ratio WHR 0,98 ± 0,07) führten ein dreimonatiges Programm mit Ernährungstherapie sowie Ausdauer- und Krafttraining durch. Zu Beginn (T0) und nach Ablauf (T1) der Interventionen wurde ein Oraler Glucose Toleranztest durchgeführt, sowie die Lipidwerte und die Hormone Adiponectin und Leptin bestimmt. Nach weiteren sechs Monaten selbständigem Training (T2) wurden die Messungen wiederholt. Bei T1 lag der mittlere BMI um 5,6%, der mittlere WHR um 3,1% niedriger als bei T0. Die Lipidwerte wurden insgesamt gesenkt, die Insulinsensitivität wieder verbessert. Die Leptinwerte normalisierten sich signifikanter als die Adiponectinwerte. Bei T2 konnten 63% der Teilnehmer ihre körperliche Konstitution beibehalten oder sogar noch verbessern. Die Lipidwerte sowie die Adipozytokine blieben konstant. Die Parameter der Insulinsensitivität konnten stabilisiert oder sogar noch verbessert werden. Mit unserer Studie konnten wir zeigen, dass den Beschäftigten durch ein umfangreiches innerbetriebliches Gesundheitsförderungsprogramm der Einstieg zur Veränderung des Lebensstils erleichtert werden kann. Zudem ist im Hinblick auf die Prävention von kardiovaskulären und metabolischen Komplikationen eine Reduzierung der Risikofaktoren gelungen. Auch konnte der positive Einfluss einer gesünderen Lebensweise auf die Adipozytokine und die Insulinsensitivität nachgewiesen werden. N2 - The metabolic syndrom plays an important factor in developing cardiovascular diseases. Obese people show different serum concentrations of adiponectin and leptin, so that the possibility to develop cardiovascular disease increases. More and more companies offer health promotions to their employees to decrease their costs. 24 employees of the WVV (46,4 ± 7,6 Jahre; body mass index, BMI 37,4 ± 5,9; waist to hip ratio WHR 0,98 ± 0,07) participated a dietic and exercise treatment over 3 month. Before (T0) and after (T1) the interventions lipids, adiponectin and leptin were determined and an OGTT was made. After further 6 month (T2) without official dietic and exercise treatment the analyses were repeated. We could show that an workplace health promotions can help the employees to change thier life-style and to reduce risk factors for cardiovascular diseases. In addition the insulinsensitivity and the adipozytokines were positivily influenced. KW - Leptin KW - Gesundheitsförderung KW - Metabolisches Syndrom KW - Adiponectin KW - adiponectin KW - leptin KW - workplace health promotion KW - metabolic syndrom Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-48755 ER -