Experimentelle Untersuchungen zum Einfluß von Entzündung und omega-3- versus omega-6-Fettsäuren auf die Fettsäurezusammensetzung der Membranphospholipide und die Lipid-abhängige Signaltransduktion : Modulation des essentiellen Fettsäuremangel-Syndroms (EFAD) durch freie Fettsäuren

Abstract

Die essentiellen Fettsäuren unserer westlichen Ernährung bestehen zum überwiegenden Teil aus omega klein-6-Fettsäuren. Die Arachidonsäure ist die wichtigste Vertreterin, die in die Lipidmediatorsynthese eingeht. Die alternativen omega klein-3-Fettsäuren Eikosapentaensäure und Dokosahexaensäure kommen in Kaltwasserfischen vor. Eikosatriensäure (omega klein-9) ist eine ungesättigte Fettsäure, die komplett endogen synthetisiert werden kann. Bedingt durch ihre Struktur kann sie nicht als Ersatz für die Arachidonsäure zur Lipidmediator-Synthese dienen. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einbau von Arachidonsäure in die Membranphospholipide von humanen Endothelzellen (HUVEC) im Vergleich zum Einbau der omega klein-3-Fettsäuren Eikosapentaensäure und Dokosahexaensäure unter inflammatorischen Bedingungen untersucht. Da aus diesen Phospholipiden unter anderem second messenger für die Signaltransduktion generiert werden, wurde weiterhin die Phosphatidylinositol-Kaskade als bedeutendes System der Signaltransduktion untersucht. Unter Simulation inflammatorischer Bedingungen mittels TNF-alpha veränderte sich der relative Anteil der Phospholipidklassen in den humanen Endothelzellen nicht. Der Anteil der essentiellen omega klein-6- und omega klein-3-Fettsäuren in den einzelnen Subklassen sank nach Inkubation mit TNF-alpha erheblich. Der Anteil an Eikosatriensäure (omega klein-9) hingegen stieg nach Stimulation mit TNF-alpha, da sie als Ersatzsubstrat für die reduzierten essentiellen Fettsäuren vermehrt gebildet wurde. Unter der gleichzeitigen Inkubation mit Arachidonsäure, Eikosapentaensäure oder Dokosahexaensäure und TNF-alpha konnte der Anstieg der Eikosatriensäure (omega klein-9) nicht nachgewiesen werden. Die essentiellen Fettsäuren waren in ausreichendem Maße vorhanden. Unter Behandlung mit den omega klein-3-Fettsäuren konnte gleichzeitig das omega klein-3/omega klein-6-Verhältnis rasch moduliert werden. Die Signaltransduktion am Beispiel der PI-Response veränderte sich unter der Fettsäuren-Inkubation. Es zeigte sich eine Reduktion der Thrombin-induzierten Bildung von Inositolphosphaten nach Vorbehandlung mit Eikosapentaensäure und Dokosahexaensäure im Vergleich zur Arachidonsäure. Auch unter inflammatorischen Bedingungen war diese Reduktion nachweisbar.Es konnte somit der Nachweis erbracht werden, dass die omega klein-3-Fettsäuren unter inflammatorischen Bedingungen einen Einfluß auf die Phospholipid-Zusammensetzung der Endothelzellmembranen und auf die Signaltransduktion in Endothelzellen haben. The essential fatty acids of our common western diet are consisting mostly of omega klein-6 fatty acids. Their most important representative is the arachidonic acid serving as substrate for the lipid mediator synthesis.The omega klein-3 fatty acids eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid can be found in high amounts in cold water fish. Eicosatrienoic acid is one of the main unsaturated fatty acids which may be completely endogenously synthesized. Due to its structure it can t substitute arachidonic acid in terms of lipid mediator synthesis. In this study the incorporation of the omega klein-6 fatty acid arachidonic acid compared to the omega klein-3 fatty acids eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid into the human endothelial cell membranes under inflammatory conditions was examined. Because the phospholipids of the membrane serve as source of second messengers for the signal transduction, the PI-cascade as one major representative was also examined. While simulating inflammatory conditions with TNF-alpha the relative proportion of the phospholipid subclasses did not change. The proportion of the essential fatty acids in every subclass decreased after the incubation with TNF-alpha. The fraction of eicosatrienoic acid increased in the control group because it was taken as a substitute instead of the three essential fatty acids. After simultaneous incubation with arachidonic acid, eicosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid and TNF-alpha no increase in the fraction of eicosatrienoic acid could be determined. The fraction of essential fatty acids remained stable. By application of omega klein-3 fatty acids, the omega klein-3/omega klein-6 ratio could be rapidly modulated.Signal transduction in terms of PI-response was modulated by incubation with essential fatty acids. After pre-treatment of HUVEC with arachidonic acid, eicosapentaenoic acid or docosahexaenoic acid, a reduction of the thrombin-induced generation of inositolphosphates under omega klein-3 fatty acids in comparison to arachidonic acid was revealed. Under inflammatory conditions simulated by stimulation with TNF-alpha a similar reduction in generation of inositolphosphates after application of omega klein-3 fatty acids was determined.We could show that omega klein-3 fatty acids have a provable influence of the phospholipid composition of the endothelial cell membranes and also on the signal transduction even under inflammatoric conditions.