Physiologische Relevanz von Adhäsions-GPCR auf die Entwicklung und Funktion pankreatischer Inseln
Es ist gut untersucht, dass GPCR die Hormonsekretion in pankreatischen Inseln beeinflussen können. Zudem zeigen neuere Arbeiten, dass diese Rezeptoren für die Entwicklung funktionaler Inseln essentiell sind und dabei sowohl die Differenzierung als auch die Proliferation beeinflussen.
Expressionsanalysen zeigen, dass einige Vertreter der Familie der Adhäsions-GPCR eine hohe Expression - vergleichbar mit gut charakterisierten Rezeptoren wie dem Glucagonrezeptor oder dem muskarinischen Azetylcholinrezeptor 3 – in pankreatischen Inseln aufweisen. Über ihre Funktion, insbesondere den Einfluss auf die Insulinsekretion, war allerdings nichts bekannt.
Mit Hilfe spezifischer Zelllinien sowie primärer Zellen konnten wir zeigen, dass Rezeptoren der Latrophilin-Familie die Sekretion von Insulin unterschiedlich modulieren können. Entscheidend für die Aktivierung des Signalweges und damit dem Einfluss auf die Insulinsekretion scheint auch die exprimierte Splicevariante, insbesondere für ADGRL3/LPHN3, zu sein. Zudem sind Adhäsions-GPCR hoch in sich -entwickelnden Inseln exprimiert. Unsere Arbeit fokussiert daher auch auf die Funktion dieser Rezeptorfamilie auf die Entwicklung pankreatischer Inseln.
Identifizierung von GPCR als Angriffspunkte für die Modulation der Fettgewebsfunktion
Auch die Funktion des Fettgewebes wird von GPCR entscheidend beeinflusst. Hier interessieren wir uns insbesondere für die Funktion von Adipozyten. Durch verschiedene Zivilisationserkrankungen wie Adipositas und Typ2 Diabetes kommt es zu einer pathophysiologischen Veränderung in der Adipozytenfunktion. Wir untersuchen, inwiefern GPCR an diesen Prozessen beteiligt sind bzw. ob Rezeptoren genutzt werden können, um die Funktion wieder herstellen zu können.
Wir nutzen zugängliche Transkriptomanalysen, um Rezeptoren zu identifizieren, die eine hohe Expression im Fettgewebe aufweisen bzw. in hypertrophen Adipozyten in ihrer Expression reguliert sind. In weiterführenden Untersuchungen klären wir den Einfluss von bisher uncharakterisierten Rezeptoren auf die Funktion von Adipozyten. Dabei konnten wir zeigen, dass ADGRG2/GPR64 signifikant reduzierte mRNA Mengen in übergewichtigen Menschen aufweist. In einem Adipozyten-Zellkulturmodell führt die Aktivierung von ADGRG2/GPR64 zu einem cAMP-Anstieg und reduziert damit die Adiponektinsekretion und Glukoseaufnahme der Fettzellen
Entwicklung von Zellkulturmodellen für die Funktionsanalyse von GPCR
Für die Analyse der physiologischen Funktion von GPCR werden passende Modelle benötigt, die idealerweise die Eigenschaften humaner Zellen oder Zellverbünde abbilden. Dazu nutzen wir etablierte spezifische Zelllinien für pankreatische alpha- und beta-Zellen sowie für Adipozyten. Allerdings verändern sich die Zelleigenschaften beim Auftreten verschiedenster Erkrankungen wie Typ2-Diabetes oder Adipositas. Um hier passende Modelle nutzen zu können, entwickeln wir z.B ein Zellmodell für hypertrophe Adipozyten, die die Eigenschaften primärer Zellen haben. So konnten wir durch unterschiedliche Behandlungen die Fetteinlagerung stark erhöhen und durch Co-Kultivierung mit Immunzellen die bekannten Veränderungen von Adipozytenmarkern bei Adipositas nachstellen. Solche Zellkulturmodelle ermöglichen eine einfachere Untersuchung der GPCR-Eigenschaften im Vergleich zu primären Zellen. Zudem können wir diese Modelle nutzen, um die Auswirkungen einer Rezeptoraktivierung oder -inaktivierung zu testen.
