Peroxisomen-Proliferator-aktiverter Rezeptor gamma (PPARγ) und Estrogenrezeptor beta (ERβ) sind ligandenaktivierte nukleäre Rezeptoren, die die Transkription von Zielgenen steuern. PPARγ reguliert dabei in erster Linie Gene des Lipid- und Glukosestoffwechsels. Das weibliche Geschlechtshormon Estradiol übt einen positiven Einfluss auf das Lipidprofil und die Insulinsensitivität des Gesamtorganismus aus, dieser Effekt wird durch Estrogenrezeptor alpha (ERα) vermittelt. Die selektive Aktivierung von ERβ führt dagegen in Muskelzellen dazu, dass der Glukosetransporter GLUT4, ein PPARγ-Zielgen, vermindert exprimiert wird. Das Metabolische Syndrom ist eine Kombination von Adipositas, Insulinresistenz und weiteren Störungen, in deren Pathogenese das Fettgewebe eine zentrale Rolle spielt. PPARγ-Aktivierung kann verschiedenen Aspekten des Syndroms wie Insulinresistenz und Hyperlipidämie entgegenwirken, dieser Effekt wird auch therapeutisch genutzt. In dieser Arbeit haben wir untersucht, ob ERβ in Adipozyten metabolische Effekte durch eine Inhibition von PPARγ entfaltet. Im Gal4-Luziferase-Assay konnte gezeigt werden, dass die Überexpression von ERβ in 3T3-L1-Präadipozyten die Aktivität von PPARγ hemmt. Dieser Effekt ist unabhängig von ERβ-Liganden und isotypspezifisch für den Rezeptor; ERα zeigt eine solche Inhibition nicht. Durch Kotransfektion der nukleären Kofaktoren SRC-1 oder TIF-2 lässt sich die Inhibitionswirkung aufheben. In Präadipozyten, die mit PPARγ transfiziert wurden, mindert die gleichzeitige Transfektion von ERβ signifikant die mRNA- Expression der PPARγ-Zielgene ap2 und Adiponectin nach 48 Stunden Inkubation mit dem PPARγ-Agonisten Pioglitazon, außerdem lagern die Zellen histologisch weniger Fetttröpfchen ein. Präadipozyten, die mit ERβ transfiziert wurden, weisen im Vergleich zu ERβ-freien Kontrollen nach einer partiellen Differenzierung zu Adipozyten geringere Expressionen der PPARγ-Zielgene ap2 und LPL auf. Im Fettgewebe von ERβ-Knockout-Mäusen konnte mittels Chromatin- Immunopräzipitation gezeigt werden, dass in den Knockout-Tieren mehr SRC-1 und TIF-2 an den Adiponectin-Promotor gebunden ist als im Wildtyp. Zusammenfassend zeigen die gewonnenen Daten, dass ERβ über eine Konkurrenz um nukleäre Kofaktoren PPARγ inhibiert und damit potentiell ungünstige Effekte auf Insulinsensitivität und Lipidprofil ausübt. Dies hat Konsequenzen für unser Verständnis von Geschlechterunterschieden des Metabolischen Syndroms und die Entwicklung zukünftiger selektiver ERβ-Agonisten.
Peroxisome-proliferator activated receptor gamma (PPARγ) and estrogen receptor beta (ERβ) are ligand activated transcription factors acting through the activation of specific target genes. PPARγ primarily regulates genes involved in lipid and glucose metabolism. The female sex hormone estradiol exerts beneficial effects on the lipid profile and insulin sensitivity, these effects are mediated by estrogen receptor alpha (ERα). In contrast, selective activation of ERβ in muscle cells leads to reduced expression of the PPARγ target gene GLUT4, a glucose transporter. The metabolic syndrome is defined as a combination of obesity, insulin resistance and other symptoms. Adipose tissue plays an important role in the pathogenesis of the metabolic syndrome and PPARγ activation ameliorates several aspects of the syndrome like insulin resistance or dyslipidemia. The present study investigates whether ERβ exerts metabolic effects in adipocytes through inhibition of PPARγ. In the Gal4 transactivation assay we were able to show that ERβ overexpression in 3T3-L1-preadipocytes inhibits PPARγ activity. This effect is ligand independent and specific for ERβ; no significant inhibition is seen with ERα. By addition of the nuclear coregulators SRC-1 or TIF-2 the PPARγ inhibition is attenuated. When PPARγ transfected preadipocytes are stimulated with the PPARγ agonist Pioglitazone for 48 h, mRNA expression of the PPARγ target genes ap2 and adiponectin is reduced in cells cotransfected with ERβ and these cells show reduced lipid storage. ERβ transfected preadipocytes express reduced levels of the PPARγ target genes ap2 and LPL after partial differentiation when compared to ERβ-free cells. Using chromatin immunoprecipitation we demonstrated that SRC-1 and TIF-2 binding to the adiponectin promotor in white adipose tissue of ERβ knockout mice is enhanced in knockout animals compared to their wild type littermates. Collectively, this study demonstrates that ERβ inhibits PPARγ activity in adipocytes through a competition for nuclear coregulators. This inhibition has potentially deleterious effects on insulin sensitivity and the lipid profile. The present data have significant implications for our understanding of gender differences in the metabolic syndrome and are important for the development of selective ERβ agonists for therapeutic use.
