title: Fruktose-induzierte Veränderungen im Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsel von C. elegans
Creators: name: Aichert, Manuel
Publisher: name: :none
Year: 2014

description: Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen eines erhöhten Fruktosekonsums auf die molekularen Regulationsmechanismen des Kohlenhydrat- und Lipidstoffwechsels, sowie der Stressantwort des Modellorganismus Caenorhabditis elegans. Im Fokus steht dabei die Expression von Zielgenen über den Insulinsignalweg durch den Transkriptionsfaktor DAF-16/FOXO, der durch eine Überexpression von sir 2.1 (NAD+-abhängige Protein Deacetylase) aktiviert werden kann. Die Messung der Genexpression erfolgt über eine relative Quantifizierung der mRNA-Level mittels RT-qPCR. Die Fütterung von C.elegans mit 5,4% Fruktose hat eine deutliche Steigerung der Expression von sir 2.1 und daf-16/FoxO zur Folge. Das führt über eine gesteigerte Expression von pyc-1 (Pyruvat Carboxlase) und pck-1 (Phosphoenolpyruvat Carboxykinase) zur Induktion der Glukoneogenese. Darüber hinaus wird durch diesen Mechanismus auch die Expression von sod-3 (Superoxiddismutase) massiv gesteigert. Diese Effekte treten nach der Fütterung mit 5,4% Glukose nicht auf, da DAF-16/FOXO durch die insulinabhängige Aufnahme von Glukose inaktiviert wird. Durch die Fütterung von Saccharose oder einer 50:50 Mischung aus Fruktose und Glukose kommt es zu einer Überlagerung der gegensätzlichen Signale, was zu einer verminderten Expression der genannten Gene im Vergleich zur Fruktose führt. Um die Auswirkungen von Fruktose auf die Lipogenese zu untersuchen, wurde außerdem die Expression von sbp-1 (sterol regulatory element binding protein) und pod-2 (Acetyl-CoA Carboxylase) gemessen. Die Expression von pod-2 konnte jedoch nur durch die Fütterung mit der 50:50 Mischung gesteigert werden. Da die Fütterung von Fruktose zu einem ähnlichen Expressionsmuster wie eine kalorische Restriktion führt, die beim C.elegans zu einer erhöhten Stressresistenz und einer verlängerten Lebensspanne führt, wurde auch die Stressresistenz der Würmer gegenüber Paraquat getestet. Die Fütterung mit Fruktose führt zu einer starken Expression von sod-3 und zu einer leicht erhöhten Stressresistenz im Vergleich zu der Kontrollgruppe und der Glukosegruppe. Die Fütterung mit der 50:50 Mischung aus Glukose und Fruktose hatte jedoch die größte Steigerung der Stressresistenz zur Folge, obwohl es hier nicht zu einer deutlichen Steigerung der Expression von sod-3 kam. Die leicht gesteigerte Stressresistenz kann also nicht auf die gesteigerte Expression von sod-3 zurückgeführt werden. Schlussfolgerung Die Fütterung von C.elegans mit 5,4% Fruktose führt zu einer Überexpression von sir 2.1 und zu einer daraus resultierenden Aktivierung von DAF-16/FOXO. Dadurch kommt es zur Induktion der Glukoneogenese über die vermehrte Expression von pck-1 und pyc-1. Entgegen der Annahme kommt es jedoch nicht zu einer vermehrten Expression von Genen der Lipogenese (sbp-1, pod-2). Außerdem hat die Fütterung mit Fruktose im Vergleich zur Glukose eine leichte Steigerung der Stressresistenz gegenüber Paraquat zur Folge. Obwohl sod-3 lediglich durch die Fütterung mit Fruktose vermehrt exprimiert wurde, zeigte sich auch bei der 50:50 Gruppe eine leichte Steigerung der Stressresistenz.