Studies on the impact of the drug transporter OATP1B3 on the pancreatic effects of CCK-8 and sulfonylurea derivatives
Final Report Abstract
Das hier zusammengefasste Projekt untersuchte den Einfluss des Arzneimitteltransporters OATP1B3 auf physiologische und pharmakologische Funktionen im Pankreas. Grundlage der Untersuchung war die nachgewiesene Expression des Transportproteins in den β-Zellen des humanen Inselorgans. Im Rahmen des geförderten Projektes wurde zunächst ein zelluläres System für in vitro Untersuchung etabliert und funktionell charakterisiert. Die anfänglich geplante Herangehensweise der Verwendung einer stabil transfizierten MIN6-Zelle wurde verlassen und alternativ ein adenoviral-basiertes Expressionssystem in MIN6-Zellen angewendet. Nach Durchführung eines optimierten Protokolls zeigte sich die Expression eines funktionellen Transporters in den Insulinomzellen murinen Ursprungs. Unter der Verwendung von OATP1B3- überexprimierenden MIN6-Zellen konnte dann gezeigt werden, dass in Gegenwart des Aufnahmetransporters die CCK-8 induzierte Insulinsekretion in vitro signifikant erhöht war. Dieser Effekt war nur in Gegenwart erhöhter Glukosekonzentrationen zu beobachten. Ein Einfluss auf die Transkription der Insulingene (Ins1, Ins2) konnte nicht nachgewiesen werden. In nativen MIN6-Zellen wird der Einfluss von CCK-8 auf die Insulinsekretion durch Devazepid und Proglumid inhibiert. Diese Beobachtung, liess sich nicht auf adenoviral infizierte MIN6-Zellen übertragen, obwohl Devazepid und LY 288513 als potente Inhibitoren des Aufnahmetransporters OATP1B3 identifiziert werden konnten. Auch eine kompetitive Inhibition mit dem bekannten OATP1B3-Substrat BSP hatte keinen Einfluss auf den beobachteten Effekt. In vitro konnte eine erhöhte insulinotrope Wirkung des CCK-8 in OATP1B3-überexprimierenden MIN6-Zellen beobachtet werden, dies liess sich jedoch nicht in einen Zusammenhang mit der Transportfunktion des Membranproteins setzten. Neben endogenen Substanzen sind auch verschiedene Arzneimittel Substrate des Aufnahmetransporters OATP1B3. Bezugnehmend auf die pankreatische Expression des Arzneimitteltransporters sollten Sulfonylharnstoffe, deren ihre primäre Arzneimittelzielstruktur in den beta-Inselzellen liegt, näher untersucht werden. Transportversuche in überexprimierenden Zellen zeigten eine Inhibition der OATP1B3 vermittelten Aufnahme durch die Sulfonylharnstoffe Glibenclamid, Glimepirid, Nateglinid und Tolbutamid. In weiterführenden Untersuchungen zu dem potentesten Inhibitor konnte Glibenclamid als Substrat von OATP1B3 identifiziert werden. Unter Verwendung der OATP1B3-überexprimierenden MIN6-Zellen konnte dann gezeigt werden, dass die Expression des Aufnahmetransporters die pharmakologischen Effekte des Glibenclamids in dem hier untersuchten Zellmodel signifikant beeinflusste. Es konnte zudem gezeigt werden, dass Rifampizin als kompetitiver Inhibitor den Einfluss von OATP1B3 auf die Glibenclamid-induzierte Insulinsekretion beeinflusste. Zusammengenommen, konnte in diesem Projekt der beobachteten Expression des Aufnahmetransporters OATP1B3 eine pharmakologische Bedeutung zugeordnet werden. Die physiologische Bedeutung der Funktion des Aufnahmetransporters in den β-Zellen konnte nicht aufgeklärt werden.
Publications
- (2017) Characterization of OATP1B3 and OATP2B1 transporter expression in the islet of the adult human pancreas. Histochemistry and cell biology 148 (4) 345–357
Kim, Michelle; Deacon, Perri; Tirona, Rommel G.; Kim, Richard B.; Pin, Christopher L.; Meyer Zu Schwabedissen, Henriette E.; Wang, Rennian; Schwarz, Ute I.
(See online at https://doi.org/10.1007/s00418-017-1580-6) - OATP1B3 is expressed in pancreatic β-islet cells and enhances the insulinotropic effect of the sulfonylurea derivative glibenclamide. Diabetes. 2014;63(2):775-84
Meyer Zu Schwabedissen HE, Boettcher K, Steiner T, Schwarz UI, Keiser M, Kroemer HK, Siegmund W
(See online at https://doi.org/10.2337/db13-1005)
