The impact of ATGL deficiency on DHA biosynthesis

Die Fettgewebstriglyzeridlipase (adipose (tissue) triglyceride lipase; ATGL) ist das primare Enzym fur die Katalyse des ersten und geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes der stimulierten Lipolyse im weisen Fettgewebe. Dieser 3-stufige Prozess ist notwendig, um freie Fettsauren aus den zytosolischen Triglyzeridspeichern, den Lipidtropfchen, freizu-setzen. Die Fettsauren werden in verschiedene Teile des Korpers transportiert, vor allem zum Muskelgewebe und zur Leber. Sie sind die wichtigsten, da energiereichsten Substrate fur die Produktion von ATP, werden aber auch als sekundare Botenstoffe, als Regulatoren der Genexpression und als Komponenten von biologischen Membranen benotigt. Mause, denen eine funktionelle ATGL fehlt, zeigen einen schwerwiegenden Phanotyp, der mit massiver Triglyzeridakkumulation im gesamten Korper und zahlreichen damit verbundenen Stoffwechselstorungen einhergeht. Die ersten Mause sterben infolge einer Herzschwache im Alter von 12 Wochen. Im menschlichen Gen fur ATGL wurden mehrere autosomal rezessive Mutationen beschrieben, die eine mit Myopathie assoziierte Neutrallipidspeicherkrankheit (NLSDM) verursachen, welche sich durch einen ahnlichen Phanotyp wie in ATGL-knockout-Mausen beschrieben auszeichnet. Die Analyse des Lipidprofils in Atgl-/--Mausen ergab einen verminderten Anteil an DHA (C22:6n-3)-enthaltenden Phospolipiden und Triglyzeriden im Herzmuskel, wohingegen Lipide, die C18:0/C18:1/C18:2 enthalten, erhoht waren. Die Docosahexaensaure (doco-sahexaenoic acid/DHA) ist eine mehrfach ungesattigte ω3-Fettsaure, die hauptsachlich im Gehirn und der Netzhaut angereichert ist, fur deren Entwicklung sie unabdingbar ist. DHA und ihre Stoffwechselprodukte haben vielerlei entzundungshemmende Wirkmechanismen. DHA muss entweder mit der Nahrung zugefuhrt werden oder wird aus ihrem Vorlaufer, der α-Linolensaure (C18:3n-3), synthetisiert. Die α-Linolensaure ist eine essentielle Fettsaure, die hauptsachlich in pflanzlichen Olen angereichert ist. Die Leber ist das Hauptorgan fur die Synthese von DHA, auch das Hirn kann kleinere Mengen produzieren, wahrend im Herzen nur ein verschwindend geringer Anteil synthetisiert wird. Das Ziel dieser Arbeit war, die fehlende Verbindung zwischen mangelnder ATGL und verringerten Mengen an DHA-enthaltenden Lipiden herauszufinden. Mittels real-time PCR konnte die ATGL als Regulator der DHA (oder PUFA)-Synthese ermittelt werden. In der Mausleber wurde die Expression von ausgewahlten Enzymen des DHA-Syntheseweges durch Fasten induziert, wahrend dieser Effekt nicht auftrat, wenn die ATGL fehlte. Die Expression im Herz war unabhangig vom Futterungszustand, denn die relativen mRNA-Mengen waren sowohl in gefutterten als auch gefasteten ATGL-knockout-Mausen reduziert. Von den (meisten der) untersuchten Enzyme konnte mittels real-time PCR und Northern blot gezeigt werden, dass sie sowohl in der Leber auch als im Herz PPARα-Zielgene sind. Das Fehlen der ATGL konnte also die PPARα-vermittelte Genexpression verhindert haben. Wahrscheinlich stellt die ATGL die Liganden fur die Aktivierung von PPARα wahrend des Fastens bereit. Dieser Mechanismus wird in der Leber uber die Nahrung reguliert, aber nicht im Herz – falls die Expressionsanderung im Herz von (gefutterten) ATGL-knockout-Mausen uberhaupt mit PPARα in Verbindung steht. Die HPLC-MS/MS zeigte, dass der Anteil an DHA im Herzmuskel von Atgl-/--Mausen nach Aktivierung von PPARα durch den synthetischen Agonisten WY14,643 nicht wieder gestiegen ist. Daher ist die Regulation von PPARα-induzierter Genexpression in jedem Fall nicht die einzige Funktion der ATGL in diesem Stoffwechselweg. Am wahrscheinlichsten ist, dass die ATGL dazu benotigt wird, den Vorlaufer fur die DHA-Synthese aus Triglyzeriden und Phospholipiden freizusetzen; das muss aber erst bestatigt werden.