Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchung zum Einfluss von Apoprotein A5 auf Glukose- und Fettsäurestoffwechsel im genetisch manipulierten Mausmodell

Wehner, Maina

Apolipoprotein A5 is a protein produced by the liver. Its concentration in plasma is minimal but it has a great impact on plasma triglyceride levels. The mechanism by which apoA5 influences plasma triglycerides is not yet fully elucidated. Studies in vitro and in vivo have demonstrated that apoA5 activates proteoglycan-bound lipoprotein lipase. Contributing thereby to the hydrolysis of trigylcerides and chylomikrons and faciliating the release of fatty acids. Aim of this study was to investigate the influence of apoA5 on the fatty acid composition in plasma and various organs on a normal and on a high fat diet. Since elevated free fatty acid levels foster insulin resistance we also determined glucose tolerance and insulin sensitivity in the mice on high fat diet. Three different groups of mice (apoA5 wildtype, apoA5 transgene, apoA5 knockout) were fed with standard chow while four groups of mice (apoA4 wildtype, apoA5 transgene, apoA5 heterozygous knockout, apoA5 homozygous knockout) received for 12 weeks a high fat diet. For both the mice on normal chow and the mice on high fat diet there was made a lipoprotein profile and a gaschromatographic analysis of free fatty acid compositions in various organs. In addition to the the overall fatty acid concentrations in the organs the fatty acids of the delta-9-desaturase-pathway as well as the omega-6- and omega-3 fatty acids were examined. Differences in single fatty acids were found especially between the knockout and the wildtype mice. These differences indicate induction or decrease of enzymatic activities or shifting in lipid classes. The overall fatty acid content in plasma of the knockout mice on standard chow was significantly higher compared to wildtype mice whereas the contents in epidiymal fat and in muscle were lower. Interestingly there were no differences in subcutaneous fat between the groups. For fatty acids of the delta-9-desaturase pathway and the omega-6 and the omega 3 fatty acids significant differences were found in single fatty acids between the knockout and the wildtype mice. In the organs of the mice on high fat diet the fatty acid composition was similar to that of the mice on standard chow. Partially the differences were less distinct. That could be assigned to an unmasking effect of the high fat diet. Unexpectedly the results of the oral glucose tolerance test and the insulin and HOMA-data showed a much better glucose tolerance and insulin sensitivity of the knockout mice compared to the wildtype. In summary, an impact of apoA5 on the fatty acid contents can be supposed. Further investigations are necessary to elucidate the mechanisms underlying the different fatty acid contents in the organs. An improved insulin sensitivity of homozygous knockout mice compared to wildtype mice has been demonstrated.

Apolipoprotein A5 ist ein von der Leber produziertes Protein, welches in kleinen Mengen im Plasma vorhanden ist, jedoch einen großen Einfluss auf den Plasmatriglyzeridlevel ausübt. Der diesem Einfluss zugrunde liegende Mechanismus ist bis heute nicht sicher geklärt. In vitro- und in vivo-Studien haben gezeigt, dass ApoA5 die proteoglykangebundene Lipoproteinlipase aktiviert. Somit trägt ApoA5 zur Triglyzeridhydrolyse in VLDL und Chylomikronen bei und bedingt die Freisetzung von freien Fettsäuren. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von ApoA5 auf die Fettsäureverteilungsmuster im Plasma und den verschiedenen Organen sowohl auf Standardfutter als auch auf einer Hochfettdiät zu untersuchen. Aufgrund der Annahme, dass erhöhte freie Fettsäurespiegel eine Insulinresistenz begünstigen, wurden außerdem die Glukosetoleranz und die Insulinsensitivität der Mäuse auf der Hochfettdiät bestimmt. Drei verschiedene Tiergruppen (ApoA5 Wildtyp, ApoA5 Transgen, ApoA5 Knockout) wurden mit Standardfutter ernährt, während die folgenden 4 Tiergruppen (ApoA5 Wildtyp, ApoA5 Transgen, ApoA5 heterozygot Knockout, ApoA5 homozygot Knockout) für 12 Wochen mit einer hochfetthaltigen Nahrung gefüttert wurden. Sowohl für die Tiere auf Standardfutter als auch für die Tiere auf der Hochfettdiät wurde ein Lipoproteinprofil erstellt und eine gaschromatographische Analyse zur Bestimmung der Fettsäuremuster in den Organen durchgeführt. Betrachtet wurden neben den Gesamtfettsäuregehalten der Organe jeweils die Fettsäuren der Delta-9-Desaturase-Reihe sowie die Omega-6-und Omega-3-Fettsäuren. Dabei zeigen sich für einzelne Fettsäuren Unterschiede insbesondere zwischen den Knockout-Tieren und dem Wildtyp, welche jeweils auf Induktion oder Verringerung von Enzymaktivitäten oder Verschiebungen in den Lipidklassen hindeuten. Bei der Bestimmung des Gesamtfettsäuregehalts der Tiere auf Standardfutter wurden im Plasma der Knockout-Mäuse signifikant höhere Gehalte festgestellt, während im epididymalen Fettgewebe und im Muskel geringere Gehalte vorlagen. Interessanterweise fanden sich im subkutanen Fettgewebe keinerlei Unterschiede zwischen den Gruppen. Die Ergebnisse der Messung von Fettsäuren der Delta-9-Desaturase-Reihe, der Omega-6- und Omega-3-Fettsäuren in den Organen ergaben für einzelne Fettsäuren signifikante Unterschiede zwischen den Knockout-Tieren und der Wildtypgruppe. Die Fettsäureverteilungsmuster in den Organen der Tiere auf der Hochfettdiät weisen Parallelen zu denen der Tiere auf Standardfutter auf, wobei die Unterschiede teilweise weniger ausgeprägt erscheinen, so dass man von einem Demaskierungseffekt der Hochfettdiät sprechen kann. Die Ergebnisse des oralen Glukosetoleranztests sowie die ermittelten Insulin- und HOMA-Werte zeigen eine deutlich bessere Glukosetoleranz und Insulinsensitivität der Knockout-Tiere gegenüber dem Wildtyp. Zusammenfassend kann durch die Untersuchungen ein Einfluss von ApoA5 auf die Fettsäureverteilungsmuster angenommen werden. In weiteren Untersuchungen ist zu klären, welche Mechanismen den unterschiedlichen Fettverteilungsmustern in den Organen zugrunde liegen. Eine verbesserte Insulinsensitivität von homozygoten Knockout-Tieren verglichen mit dem Wildtyp konnte nachgewiesen werden.

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Wehner, Maina: Untersuchung zum Einfluss von Apoprotein A5 auf Glukose- und Fettsäurestoffwechsel im genetisch manipulierten Mausmodell. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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