Untersuchungen an Melatoninrezeptor-defizienten (knockout) Mäusestämmen und der diabetischen GK-Rattenlinie zur Erfassung des Melatonineinflusses auf die Insulinsekretion

An zentraler Stelle des beantragten Projektes stand die Untersuchung von Melatoninrezeptor-defizienten knockout -Mauslinien im Vergleich zum Wildtyp (WT) mittels molekularbiologi-scher, immuncytochemischer und stoffwechselphysiologischer Methoden, um den Einfluss des Rhythmus-synchronisierenden Hormons Melatonin auf Organe zu erfassen, die zentral an der Glukoseverwertung beteiligt sind. Die Leber und vor allem das Pankreas wurden deshalb in die oben genannten Untersuchungen einbezogen, um der Frage nachzugehen, ob etwaige circadiane Rhythmusstörungen, erkennbar an Veränderungen von Uhrengenexpression (oder solcher der wesentlichen Inselhormone wie Insulin oder Glukagon) bei den knockout-Tieren durch den Wegfall der synchronisierenden Wirkung des Melatonins deutlich werden. Für das Pankreas ist durch eigene publizierte Untersuchungen an Ratteninseln und Insulinoma-Zellen (INS1) die Me-latonin-Rezeptorexpression und eine damit gekoppelte zellinterne Signaltransduktion über Gi-Proteine und cAMP belegt (Peschke et al., J. Pineal Res. 28:156-164, 2000; 33:63-71, 2002). Zudem konnte von uns ein alternativer Signaltransduktionsweg über Gq-Proteine und IP3 be-schrieben und kürzlich publiziert werden (Bach et al., J. Pineal Res. 39:316-323, 2005, Peschke et al., J. Pineal Res. 2006a). Die Einbeziehung von Untersuchungen an knockout-Mäusen war von Bedeutung, da von anderen Arbeitsgruppen nach Ausschalten des Melatoninrezeptors, wie beispielsweise in der Pars tuberalis, über erhebliche Veränderungen der circadianen Rhythmik und damit gekoppelter Prolactinsekretion berichtet worden war. Der 2. Projektteil befasste sich mit Untersuchungen an der diabetischen GK-Ratte, deren ver-gleichende Untersuchungen zur normoglykämischen Wistar-Ratte zum Ziel hatten, Melato-ninspiegel und Melatoninrezeptor(MT1)-Expression im Zusammenhang mit diabetischer Stoff-wechsellage und Diabetogenese zu analysieren. Ausgang dieser Studie war ein vermuteter ver-änderter Melatonin-Plasmaspiegel des diabetischen Modells, der, von uns auch beim Diabetiker festgestellt, von möglicher Krankheitsbedeutung ist. Zur Erfassung von Expressionsdaten auf mRNA-Ebene wurden quantitative real-time RT-PCR, zur Erfassung von Insulin- und Melato-nin-Serumspiegeln spezifische Radioimmunoassays eingesetzt. Sowohl die Pankreata von ge-sunden und diabetischen Ratten, als auch deren Pinealorgane (Ort der Melatoninsynthese) wur-den in die Untersuchungen einbezogen. In einer Kooperation mit dem Institut für Anatomie der Universität Mainz konnte mittels eines spezifischen Assays die Pineal-interne Aktivität der AA-NAT, des Schlüsselenzyms der Melatoninbiosynthese, beider zu vergleichender Rattenlinien im Tagesgang gemessen werden.