Identifizierung und Charakterisierung von AT1-Antagonisten als PPARgamma Liganden

Abstract

Der nukleäre Transkriptionsfaktor Peroxisom Proliferator Aktivierte Rezeptor gamma (PPARgamma) spielt eine wichtige Rolle im Glukose- und Lipidstoffwechsel. Synthetische Liganden für PPARgamma, die Thiazolidindione, besitzen eine insulinsensitivierende Wirkung und können die Entstehung und Progression von Typ-II- Diabetes verhindern. Angiotensin Typ I- Rezeptor (AT1)- Antagonisten senken die Inzidenz von Typ-II- Diabetes über einen bisher unbekannten Mechanismus. Es sollte im Zuge der vorliegenden Arbeit überprüft werden, welchen Einfluß AT1- Antagonisten auf die PPARgamma- vermittelte Fettzelldifferenzierung haben und ob molekulare Interaktionen mit dem nukleären Transkriptionsfaktor bestehen. AT1- Antagonisten verstärkten konzentrationsabhängig die Differenzierung von 3T3-L1 und humanen Preadipozyten, wobei Telmisartan und Irbesartan die potenteste Wirkung aufwiesen. Eprosartan zeigte keine adipogenen Effekte. Eine Aktivitätssteigerung von endogenem PPARgamma durch AT1- Antagonisten war unabhängig von der AT1- Rezeptorblockade und von der Anwesenheit des AT2- Rezeptors. Die Aktivitätssteigerung kam durch eine direkte Interaktion dieser Substanzen mit der PPARgamma- LBD zustande und deren Aktivierung korrelierte mit den Einflüssen auf die Fettzelldifferenzierung, wobei AT1- Antagonisten als partielle Agonisten im Vergleich zu den Thiazolidindionen wirkten. Durch Untersuchung von Protein- Protein Interaktionen konnte eine direkte Bindung dieser Substanzen an die PPARgamma- LBD und eine selektive Kofaktorrekrutierung gezeigt werden. Genexpressionsstudien identifizierten neben vielen gleichartig regulierten PPARgamma- Zielgenen, auch unterschiedlich regulierte Gene in Adipozyten. Entsprechend der PPARgamma- Aktivierung, erhöhten AT1- Antagonisten die Insulin- unabhängige/abhängige Glukoseaufnahme in 3T3-L1 Adipozyten. Diese Arbeit identifizierte bestimmte AT1- Antagonisten als partielle PPARgamma- Agonisten. Die PPARgamma- Aktivierung demonstriert neue pleiotrope Effekte dieser Substanzen und ist ein möglicher Mechanismus für ihre insulinsensitivierende Wirkung. Weiterhin stellen sie eine Leitstruktur für die Entwicklung neuer PPARgamma- Modulatoren dar.

The nuclear transcription factor peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARgamma) is a central regulator of insulin- and glucose metabolism. PPARgamma activation by synthetic ligands, the thiazolidinediones, results in insulin sensitization, thereby preventing and improving the diabetic condition. Angiotensin type 1 receptor (AT1) antagonists have been shown to reduce the incidence of type 2 diabetes mellitus by an unknown molecular mechanism. We investigated the regulation of PPARgamma- mediated fat cell differentiation by AT1- antagonists and characterized the interaction of these compounds with the transcription factor. AT1- antagonists enhanced the differentiation of 3T3- L1 and human preadipocytes in a concentration dependent manner. Telmisartan and irbesartan exhibited the most potent impact whereas Eprosartan failed to show any effects. An increase in the transcriptional activity of PPARgamma induced by theses compounds was independent of their AT1- blocking property and of the presence of the AT2- receptor. The induction was achieved by a direct interaction of AT1- antagonists with the PPARgamma- ligand binding domain, which correlated with the impact on fat cell differentiation rendering these compounds as partial agonists in comparison with the thiazolidinediones. Studying protein- protein interactions showed a direct binding of AT1- antagonists to the PPARgamma- ligand binding domain and a selective recruitment of cofactors. Analysis of gene expression profiles revealed a large overlap of similar regulated genes, but also a subset of differentially regulated genes in regard to fat cell function. Consistent to their PPARgamma- activating efficacy, they increased the insulin dependent and independent glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes. This work identified certain AT1- antagonists as partial PPARgamma- agonists. The activation of PPARgamma demonstrates new pleiotropic actions of certain AT1- antagonists providing a potential mechanism for their insulin- sensitizing/ anti-diabetic effects. Furthermore, they provide a lead structure to develop new PPARgamma- modulators.