Untersuchung der potenziell anti-inflammatorischen und anti-lipotoxischen Aktivität von 3-Phenyllaktat in primären humanen Zellen (Monozyten und Skelettmuskelzellen)

01.06.2023 bis 31.05.2024

Adipositas und Insulinresistenz gehen mit einer geringgradigen Inflammation einher, die durch körperliche Aktivität verbessert werden kann. Der Phenylalanin-Metabolit 3-Phenyllaktat (3-PLA) wurde erstmals 2019 als Agonist des Hydroxycarboxylsäure-Rezeptors 3 (HCAR3) mit potenziell anti-inflammatorischer Wirkung beschrieben. Mittels UHPLC-MS-Analyse haben wir festgestellt, dass zirkulierendes 3-PLA akut nach Ausdauersport erhöht ist, und dass dieser Anstieg in Menschen mit Adipositas mit der Verbesserung der peripheren Insulin-Sensitivität während einer Trainingsintervention korreliert. Weitere Analysen zeigten, dass 3-PLA aus der Beinmuskulatur freigesetzt werden kann. Da HCAR3 laut Expressionsdatenbanken auf Monozyten exprimiert wird, könnte 3-PLA auf Ebene des Immunsystems anti-inflammatorisch wirken und so indirekt zu einer Verbesserung der Insulinsensitivität beitragen. Alternativ könnte 3-PLA aber auch direkt auf Skelettmuskelzellen wirken und hier die durch lipotoxische Fettsäuren wie Palmitat induzierte inflammatorische Antwort und Insulinresistenz vermindern.
Die Wirkung von 3-PLA auf Monozyten soll mithilfe von mononukleären Zellen des peripheren Bluts (PBMCs) von gesundern Spendern untersucht werden. Skelettmuskelzellen werden in vitro aus bereits vorhandenen primären humanen Satellitenzellen generiert. Die potenziell dämpfende Wirkung von 3-PLA auf die durch LPS und Palmitat induzierte Zytokin-Produktion soll auf mRNA-Ebene sowie mittels ELISAs quantifiziert werden, seine Wirkung auf die Insulin-Sensitivität mittels Westernblot und Glukose-Aufnahme-Assays. In den mRNA- Proben soll zusätzlich der Rezeptor HCAR3 quantifiziert werden. Da HCAR3 ein Gi-Protein-gekoppelter Rezeptor ist, soll in einem separaten Experiment die Signalweiterleitung mit Pertussis-Toxin inhibiert werden.
Die geplanten Experimente werden einerseits die Frage beantworten, ob der beobachtete Zusammenhang zwischen dem akuten Anstieg der 3-PLA-Konzentration und der verbesserten Insulinsensitivität durch Training auf eine anti-inflammatorische Wirkung auf Zellen des Immunsystems oder auf eine direkte Wirkung auf den Skelettmuskel zurückzuführen ist. Zugleich werden sie aber auch neue Erkenntnisse über 3-PLA liefern, einen Sport-induzierten und potenziell immunmodulatorischen Metaboliten, der bislang kaum erforscht worden ist.