Regulation und Funktion des antimikrobiellen Peptids Cathelicidin (CAMP) im Kontext von Fettgewebsbiologie und Adipositas

Abstract

Das Fettgewebe wird in jüngster Zeit nicht mehr nur als Organ, welches Energie speichert und bereitstellt angesehen, sondern durch die Synthese und Sekretion von sogenannten Adipokinen auch als endokrines Organ. Eines dieser Adipokine ist das antimikrobielle Peptid Cathelicidin (CAMP). Eine 2015 erschienene Publikation im Science Journal von Zhang et al. konnte zeigen, dass das Fettgewebe über die Sekretion von CAMP und seine antimikrobielle Wirkung an der Infektabwehr von Staphylococcus aureus-Infektionen der Haut beteiligt ist. Klinisch kann beobachtet werden, dass Patienten und Patientinnen mit einer Adipositas ein höheres Risiko für schwere Weichteilinfektionen und postoperative Infektionen aufweisen. Da die Rolle von CAMP im Kontext einer krankhaft gesteigerten Fettmasse weitgehend unklar ist, soll es Ziel dieser Dissertation sein, die Regulation und Funktion von CAMP im Kontext des Fettgewebes und insbesondere der Adipositas näher zu untersuchen. Hierfür wurde im Rahmen der Studie Research in Obesity and Bariatric Surgery (ROBS) ein adipöses Patientenkollektiv herangezogen. Ein Gewichtsverlust der Patienten und Patientinnen wurde entweder durch eine bariatrische Operation oder eine niedrigkalorische Diät erzielt und die Probanden und Probandinnen über den Verlauf eines Jahres untersucht. In beiden Therapiegruppen wurden CAMP-Serumproteinspiegel zu festgelegten Zeitpunkten bestimmt und verglichen. Darüber hinaus wurde die CAMP-Genexpression in subkutanem und viszeralem Fettgewebe der Patienten und Patientinnen, welche mittels bariatrischer Operation therapiert wurden, ermittelt. Die im Rahmen der Studie erhobenen anthropometrischen und biochemischen Parameter der Patienten und Patientinnen wurden für verschiedene Korrelationsanalysen herangezogen. Hypothesen, welche auf den beobachteten Ergebnissen aus dem Patientenkollektiv beruhen, wurden in der Adipozyten-Zellkultur überprüft. Es zeigte sich eine signifikant höhere CAMP-Genexpression in subkutanem verglichen mit viszeralem Fettgewebe. Zudem fand sich ein Geschlechtsdimorphismus, der sich kongruent sowohl in den CAMP-Serumproteinspiegeln als auch in der CAMP-Genexpression in subkutanem Fettgewebe zeigte. Die CAMP-Spiegel waren hier bei den adipösen Frauen im Vergleich zu den adipösen Männern signifikant niedriger. In der Zellkultur konnte kein signifikanter Einfluss der Sexualsteroide Östradiol und Testosteron festgestellt werden. CAMP-Konzentrationen der adipösen Patienten und Patientinnen korrelieren sowohl auf systemischer als auch auf Ebene der Genexpression im Fettgewebe positiv mit Parametern einer ungünstigen und negativ mit Parametern einer günstigen Stoffwechsellage. Auf Ebene der Adipozyten zeigte sich in der Zellkultur eine signifikante Reduktion der CAMP-Genexpression unter Einfluss hoher Dosen Glukose und Insulin. Die CAMP-Serumproteinspiegel waren nach bariatrischer Operation, nicht jedoch unter niedrigkalorischer Diät, über die Dauer eines Jahres hinweg signifikant erhöht. Dies lässt einen Mechanismus, welcher unabhängig vom Gewichtsverlust selbst ist, vermuten. Da die Gallensäurekonzentrationen im Serum im Anschluss an eine bariatrische Operation regelhaft ansteigen, wurde deren Effekt auf die CAMP-Genexpression in der Zellkultur untersucht. Es bestätigte sich eine signifikante Induktion der CAMP-Genexpression durch Einfluss einzelner Gallensäuren. Das Fettgewebe stellt durch CAMP und seine antimikrobielle Wirkung eine Schnittstelle zwischen metabolischem und immunologischem Organ dar. Durch ein besseres Verständnis seiner Regulation und Funktion könnte CAMP zukünftig als diagnostischer Marker für systemische Entzündungszustände, wie sie die Adipositas darstellt, dienen. Darüber hinaus ist auch ein therapeutischer Einsatz von Medikamenten, welche CAMP regulieren, denkbar.