Regulation of insulin release in mice - CAPS-deficient mice as animal models for diabetes
Clinical Neurology; Neurosurgery and Neuroradiology
Final Report Abstract
CAPS 1 und CAPS2 (Ca2+-dependent activator proteins for secretion) regulieren die Freisetzung von Transmittern und Hormonen in neuroendocrinen Zellen. Allerdings welchen Schritt sie ihm Rahmen, der Speicherung und Sekretion von Hormonen regulieren, war bisher unklar. Im Rahmen dieses DFG-geförderten Projektes sollte untersucht werden, ob und wie CAPS-Proteine die Speicherung und Sekretion der Pankreashormone, Insulin und Glucagon beeinflussen und, ob CAPS-defiziente Mäuse Diabetes-ähnliche Symptome aufweisen. Dabei wurde überprüft, ob in Abwesenheit von CAPS-Proteinen, Störungen in der Rekrutierung, der Assoziation von Vesikel mit der Plasmamembran (docking) oder der Vorbereitung von Vesikeln für die Fusion (priming) vorliegen. CAPS2-/- und CAPS1+/-; CAPS2-/- Mäusen weisen trotz erhöhter peripherer Insulinsensitivität eine mangelnde Glucosetoleranz auf. Dieser Phänotyp kann auf eine deutliche Reduktion der Insulinausschüttung zurückgeführt werden, welche mit einer verringerten Ca2+-abhängigen Exozytose, einer Reduktion des „readily releasable pool" (RRP) von Insulingranulen, einer Reduktion von gedockten Vesikeln, einer verlangsamten Priming-Reaktion und einer drastischen Verringerung der zweiten Phase (aber nicht der ersten Phase) der Insulinsekretion korreliert. Patch-Clamp-Membrankapazitätsmessungen an isolierten ß-Zellen von CAPS2-/- und CAPS1+-;CAPS2-/- Mäusen demonstrierten, dass CAPS1- und CAPS2-Proteine unterschiedliche Schritte der Reifung von sekretorischen Versikeln regulieren. CAPS1-Proteine scheinen eher den Transport von Granulen zur Plasmamembran zu regulieren, während CAPS2-Proteine eher späte, vermutlich Plasmamembranproximale Priming-Schritte von Granulen beeinflussen. ß-Zellen von CAPS1+/-;CAPS2-/- Mäusen weisen außerdem einen reduzierten Gehalt an vesikulärem Insulin, eine erhöhte Anzahl an Lysosomen und eine verstärkte lysosomale Proteaseaktivität auf. Zusätzlich wurde in CAPS2-defizienten Mäusen eine übertriebene Ausschüttung von Glucagon festgestellt, die einer Erhöhung der ca-Zellmasse und einer reduzierten Regulierbarkeit der Glucagonsekretion zugeschrieben wird. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass CAPS-Proteine zwar nicht essentiell für die Ca2+-abhängige Exozytose sind, allerdings einen modulierenden Effekt auf den Reifungsvorgang, das Ausmaß der Exozytose und auf die Stabilität von sekretorischen Granulen ausüben (Speidel et al., 2008, Cell Metabolism 7, 57-67).
Publications
- "CAPS1 and CAPS2 regulate stability and recruitment of insulin granules in mouse pancreatic ß-cells". CELL METABOLISM 2008, 7, 57-67
Speidel D., Salehi A., Obermüller S, Lundquist I, Brose N, Renström E & Rorsman P
