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Influence of selected natural products on protein tyrosine phosphatase 1B and insulin signalling
Sophie Bartenstein
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Verena Dirsch
DOI
10.25365/thesis.30012
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30151.78986.259564-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Nachdem Typ 2 Diabetes mellitus (T2DM) und das metabolische Syndrom immer häufiger werden, und mit der derzeitigen Pharmakotherapie oft keine zufriedenstellenden Ergebnisse erreicht werden können, wird intensiv nach neuen Therapiemöglichkeiten gesucht. Die Hemmung der Protein Tyrosin Phosphatase (PTP) 1B, die sowohl die Insulin- als auch die Leptinsignaltransduktion hinunterreguliert, stellt eine vielversprechende Strategie für die Behandlung von Insulinresistenz, einem Hauptmerkmal von T2DM, und Adipositas dar.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Extraktfraktionen von Pflanzen, die in Asien traditionell für die Behandlung von Diabetes-assoziierten Symptomen und metabolischen Störungen eingesetzt werden, in einem colorimetrischen Enzymassay auf PTP1B-Hemmung getestet. Fraktionen mit hoher Aktivität wurden weiters in einem zellbasierten Testsystem mit C2C12 Myotuben auf ihre Fähigkeit getestet, die Insulinsignaltransduktion zu verstärken. Mehrere Extrakte hemmten PTP1B im Enzymassay sehr stark, und eine Fraktion (Leonurus sibiricus Fraktion Ls 70a) zeigte im Zellmodell insulinmimetische Wirkung.
Außerdem wurden einige weitverbreitete C18 Fettsäuren mit Doppelbindungen in verschiedener Anzahl, Position und Konfiguration im Enzymassay auf PTP1B-Hemmung getestet. Alle getesteten Fettsäuren waren aktiv, mit IC50 Werten im mikromolaren Bereich.
Um ein in vitro Modell für Insulinresistenz zu entwickeln, wurden C2C12 Myotuben mit einer Palmitatlösung, allein oder in Kombination mit TNF-alpha (um einen Entzündungszustand zu simulieren), inkubiert. Zellen, die mit Palmitat behandelt wurden, zeigten eine niedrigere Insulinantwort im Vergleich zu Kontrollzellen; TNF-alpha verstärkte diese Insulinresistenz weiter. Auf mRNA-Ebene (aber nicht auf Protein-Ebene) war außerdem eine erhöhte Expression von PTP1B zu beobachten.
Dysregulation von Hypoxie-induziertem Faktor (HIF)-1 abhängiger Transkription scheint ebenfalls eine relevante Rolle in der Pathogenese des T2DM und außerdem der mikro- und makrovaskulären Diabeteskomplikationen zu spielen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden einige Experimente durchgeführt mit dem Ziel, einen Screening Assay für HIF-1 Aktivatoren unter normoxischen Bedingungen zu etablieren. CHO-Zellen konnten erfolgreich mit dem Reporter- und dem Kontrollplasmid transfiziert und eine dosisabhängige Induktion der Luciferase-Expression durch Piperin gemessen werden.
Abstract
(Englisch)
With incidence of type 2 Diabetes mellitus (T2DM) and metabolic syndrome constantly rising, and current pharmacotherapy often being unable to achieve satisfactory results, a lot of effort is made in the search for new therapeutic options. Inhibition of protein tyrosine phosphatase (PTP) 1B, a major negative regulator of both the insulin and the leptin signalling pathway, has been found to be a promising strategy for the treatment of insulin resistance, a prominent feature of T2DM, and obesity.
In the course of the present work, fractions of extracts of plants traditionally used for the treatment of symptoms related to diabetes and metabolic disorders were tested for their PTP1B inhibitory activity in a colorimetric enzyme assay. Fractions that showed high activity were further tested for their ability to enhance insulin signalling in a cell based model using C2C12 myotubes. Several extracts were found to be highly active in the PTP1B enzyme assay and one fraction (Leonurus sibiricus fraction Ls 70a) also showed insulin-mimetic effects in the cell based system.
Furthermore, some common C18 fatty acids with different numbers, locations, and configurations of double bonds were tested for their inhibitory activity in the PTP1B enzyme assay. All tested fatty acids were able to inhibit PTP1B, with IC50 values in the micromolar range.
In order to establish an in vitro model for insulin resistance, C2C12 myotubes were treated with palmitate alone or in combination with TNF-alpha (to simulate inflammation). Palmitate treated cells showed lower insulin responsiveness than control cells, and TNF-alpha further increased insulin resistance. On mRNA level (but not on protein level), increased PTP1B expression in cells treated with palmitate and TNF-\textalpha{} was also detected.
Dysregulation of hypoxia inducible factor (HIF) 1 mediated transcription is also discussed to play a relevant role in the pathogenesis of T2DM and also of micro- and macrovascular diabetes complications. In this work some tests were conducted aiming to establish a luciferase reporter gene screening assay for HIF-1 activators under normoxic conditions: CHO cells were transfected successfully with the reporter and control plasmids, and dose-dependent induction of HIF-1-dependent luciferase expression by piperine was detected.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
PTP1B insulin signalling type 2 diabetes mellitus Leonurus sibiricus Agrimonia pilosa Terminalia sp. HIF-1 alpha TNF-alpha free fatty acids
Schlagwörter
(Deutsch)
PTP1B Insulinsignaltransduktion Typ 2 Diabetes mellitus Leonurus sibiricus Agrimonia pilosa Terminalia sp. HIF-1 alpha /TNF-alpha freie Fettsäuren
Autor*innen
Sophie Bartenstein
Haupttitel (Englisch)
Influence of selected natural products on protein tyrosine phosphatase 1B and insulin signalling
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss von ausgewählten Naturstoffen auf die Protein Tyrosin Phosphatase 1 B und die Insulin-Signaltransduktion
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
99 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Verena Dirsch
AC Nummer
AC11081546
Utheses ID
26760
Studienkennzahl
UA | 449 | | |