Die Rolle des neuen Adipokines WISP1 bei Adipositas- assoziierten Entzündungsreaktionen im Fettgewebe

Abstract

Übergewicht und Fettleibigkeit sind mit vielen gesundheitlichen Problemen wie einem erhöhten Risiko für Typ-2-Diabetes, Fettleber, Herz-Kreislauf- Erkrankungen und Krebs assoziiert. WNT1-inducible-signaling pathway protein 1 (WISP1), auch bekannt als CCN4, gehört zu der CCN Familie der extrazellulären Matrix assoziierten Signalwegproteinen und ist ein Zielgen des kanonischen Wnt-Signalweges [1]. Neue Untersuchungen zeigen, dass über den Wnt-Signalweg die Adipogenese reguliert wird und eine enge Verbindung mit der Entstehung des metabolischen Syndroms besteht [2]. In vorliegender Arbeit wurde die Auswirkung von Übergewicht, Gewichtsreduktion und Insulin auf die WISP1- Genexpression und die Freisetzung in vitro und in vivo bei Menschen untersucht. Außerdem wurde die entzündungsfördernde Wirkung von WISP1 in Zellkulturexperimenten mit humanen Adipozyten und Immunzellen näher charakterisiert. Die Ergebnisse unserer klinischen Studien zeigen eine erhöhte WISP1- Genexpression im viszeralen Fettgewebe. In den Zellkulturversuchen wurde ein Anstieg der WISP1-Freisetzung während der humanen Adipozytendifferenzierung nachgewiesen. Die WISP1-Genexpression wurde durch die Gewichtsveränderungen bei Mäusen im Fettgewebe reguliert. Zudem beobachteten wir eine Senkung der WISP1- Konzentration im Plasma von weiblichen Probanden nach Gewichtsreduktion. In den humanen Studien korrelierte die WISP1- Genexpression positiv mit Makrophageninfiltration in das Fettgewebe und negativ mit Insulinsensitivität sowie zirkulierenden Adiponektinspiegeln. Weiterhin wurden die proinflammatorischen Effekte von WISP1 in Zellkulturexperimenten mit primären humanen Makrophagen nachgewiesen. Desweiteren wurde untersucht, ob zwischen WISP1 und der ektopischen Fettakkumulation in der Leber ein Zusammenhang besteht. Dafür wurde die WISP1- Genexpression in Leberproben von Patienten mit nicht-alkoholischer Fettleber (NASH) mit der Kontrollgruppe ohne NASH verglichen. Es wurde keine Korrelation zwischen dem Krankheitsaktivitätsscore, dem Leberfettgehalt und der WISP1- Genexpression festgestellt. WISP1 wurde durch Insulin in den humanen Adipozyten und in den 3T3-L1 differenzierten Adipozyten in vitro hochreguliert. Wir konnten jedoch keine akute WISP1 Regulation durch Insulin im subkutanen Fettgewebe bei übergewichtigen Probanden nach einem euglycemischen-hyperinsulinämischen und hyperglycemischen-hyperinsulinämischen Clamp feststellen. Diese Arbeit beschreibt erstmals WISP1 als ein neues, proinflammatorisches Adipokin, welches bei zentraler Adipositas u. a. aus dem viszeralen Fettgewebe freigesetzt wird. Somit ist WISP1 ein Zielmolekül für die Therapie der Adipositas und den Adipositas assoziierten Folgeerkrankungen.

Overweight and obesity are highly associated with enhanced risk of Type-2-Diabetes, fatty liver, cardiovascular disease and cancer. WISP1, also known as CCN4, belongs to the CCN (acronym for Connective tissue growth factor (CTGF), cysteine rich protein (Cyr61), and Nephroblastoma overexpressed gene (nov)) family of extracellular matrix-associated signalling proteins and is a target gene of the canonical Wnt-signaling pathway [1]. Increasing evidence indicates that Wnt-signalling is an important adipogenesis regulator and is associated with the development of the metabolic syndrome [2]. The aim of this work was to analyse the effects of overweight, weight loss and insulin on WISP1 (WNT1-induciblesignaling pathway protein 1) gene expression und release in humans. In addition, the proinflammatory effects of WISP1 on immune cells and adipocytes were investigated in detail. The results of this work showed an increased gene expression of WISP1 in visceral adipose tissue in humans. In cell culture experiments, we observed that WISP1 release increases during human adipocyte differentiation. WISP1 gene expression was regulated by weight changes in mice. Furthermore, we observed a decrease of WISP1 concentration in plasma in female subjects after weight loss. WISP1 gene expression correlated positively with macrophage infiltration in adipose tissue and negatively with insulin sensitivity as well as adiponectin level in human studies. The pro- inflammatory effects of WISP1 were shown in cell culture experiments with primary human macrophages. Further, we investigated the link between WISP1 and ectopic fat accumulation by comparing the gene expression of WISP1 in liver samples of patients with non-alcoholic fatty liver disease (NASH) to a control group. We couldn´t identify any correlation between disease activity score, liver fat content and WISP1 gene expression in these groups. In addition, WISP1 gene expression was up-regulated by insulin in human adipocytes and 3T3-L1 differentiated adipocytes in vitro, but no regulation of WISP1 gene expression by insulin was observed in subcutaneous adipose tissue in patients who underwent the hyperglycemic- hyperinsulinemic clamp. Our data show for the first time, that WISP1 is a novel pro-inflammatory adipokine, released i.a. from visceral adipose tissue in central adiposity. Thus, WISP1 is a novel therapeutic target of obesity and obesity-associated disorders.