Bedeutung des Rezeptor-mediierten Einflusses von Melatonin für Signaltransduktion und Insulinsekretion pankreatischer beta-Zellen: Einfluss von Melatonin auf das IP3-System

Hauptanliegen des Projektes ist die Beantwortung der Frage nach dem Einfluss von Indolami-nen, insbesondere dem Haupthormon des Pinealorgans, Melatonin, auf die Insulinsekretion. Ausgangspunkt waren superfusionstechnische Untersuchungen an isolierten pankreatischen Rat-ten-Inseln sowie immortalisierten Glukose-responsiven Ratten-Insulinomazellen (INS-1). Sie ergaben, dass Melatonin in physiologischen sowie pharmakologischen Konzentrationen die KCl-, Glukose- sowie Forskolin-stimulierte Insulinsekretion hemmt, während das strukturell sehr ähnliche Indolamin Serotonin die Insulinsekretion erhöht. Folgeuntersuchungen zeigten, dass sich der Melatonineffekt durch das nichthydrolysierbare GTP S (Guanosin-5-[-thio]triphosphat) sowie den kompetitiven Melatoninrezeptor-Antagonisten Luzindol (N-acetyl-2-benzyltryptamin) reduzieren oder aufheben lässt. Zusätzliche superfusionstechnische Untersuchungen (Einsatz von Pertussistoxin, PTX) und Bindungsstudien an INS-1-Zellmembranen (KD: 108,3 ± 14,9 pmol/l [125J]Jodmelatonin, Bmax: 1,003 ± 0,047 fmol/mg Protein) sowie autoradiographische und molekularbiologische Untersuchungen (real-time RT-PCR) machten deutlich, dass die pankreatische b-Zelle über PTX-sensitive Gi-Protein gekoppelte Melatonin(MT1)-Rezeptoren (nicht aber Melatonin(MT2)-Rezeptoren) verfügt. Der Rezeptornachweis induzierte die Frage nach möglichen Wegen der Signaltransduktion. Nachdem der Gi-Protein vermittelte Weg eines inhibitorischen Melatonineinflusses auf die Insulinsekretion über den Adenylatzyklase/cAMP-Weg überzeugend belegt worden war, machten Nebenbefunde die Existenz eines möglicherwei-se zusätzlichen Signalweges wahrscheinlich. Ferner war die Existenz und mögliche Bedeutung von Orphan-Rezeptoren nicht auszuschließen, die Melatonin auf Grund seiner Lipophilie und daraus resultierenden Membrangängigkeit ungehindert erreichen könnte. Literaturbefunde, erho-ben an anderen biologischen Systemen, legten nahe, mögliche stimulatorische Melatonineinflüs-se auf die Insulinsekretion, Gq-Protein mediiert, über den PLC/IP3-Weg zu analysieren.