Kalorische Restriktion verbessert die Gesundheit und verlängert die Lebensspanne uber nahezu alle Speziesgrenzen hinweg. Hierbei kann durch Funktionsänderungen von Genen wie z.B. dem Indy (I am not dead-yet)-Gen der Zustand kalorischer Restriktion simuliert und folglich die Lebenserwartung erhöht werden. Das in Drosophila melanogaster entdeckte Indy-Gen codiert einen Tricarboxylattransporter, der Intermediate des Citrat-Zyklus in Zellen transportiert. Diese können zur Energieversorgung des Organismus genutzt werden. Über die Regulation des Indy-Gens ist noch wenig bekannt. In Voruntersuchungen wurde gezeigt, dass die Indy-Expression in Drosophila malanogaster, Caenorabididtis elegans und Mus musculus durch Fasten reprimiert wurde. In Rattenhepatozyten dagegen wurde das Gen durch das Hungerhormon Glucagon induziert. Im Fastenzustand werden noch weitere Gene hochreguliert, wie z.B die Transkriptionsfaktoren PPARa und CAR. Diese kontrollieren wiederum Gene des Energiestoffwechsels. In dieser Arbeit sollte daher der mögliche Einfluss von CAR und PPARa auf die Regulation des Indy-Gens in Säugetierhepatozyten untersucht werden. Dazu wurden Rattenhepatozyten mit dem CAR-Aktivator Phenobarbital und dem PPARa-Agonisten WY 14643 stimuliert und anschließend die Indy mRNA, die Indy-Promotoraktivität und der 14C-Citrattransport untersucht.Die Ergebnisse und deren Konsequenzen werden in dieser Arbeit dargestellt.

Textprobe:Kapitel 1.2, Das Indy-Gen und seine Funktion im Zustand kalorischer Restriktion:1.2.1, Struktur und Funktion des Indy-Genprodukts:Indy, eine Kurzform für I am not dead yet, ist ein Gen, das erstmals in Drosophila melanogaster entdeckt wurde [9]. Drosophila Indy sowie seine Homologe in Caenorabididtis elegans und Säugern werden vorrangig in Organen des Intermediärstoffwechsels exprimiert [10-12]. In Säugetierzellen beispielsweise zeigen die elektrogenen Transporter der SLC13- Familie die größte Homologie zu Drosophila Indy [13]. Dabei hat sich der Natrium gekoppelte Citrat Transporter (NaCT), kodiert durch das SLC13A5-Gen, als funktionell und strukturell ähnlichster Transporter herausgestellt. Er ist vor allem in der Leber der untersuchten Säugetiere zu finden [14].Das Indy-Gen codiert ein Transmembranprotein, welches Citrat, Succinat und andere Intermediate des Citrat- Zyklus effektiv transportiert. Die Aufnahme dieser Intermediate in die Zelle ermöglicht deren Einschleusung in verschiedene metabolische Kreisläufe vor allem in den Citrat- Zyklus, die Gluconeogense oder in die Fettsäure-und Cholesterolsynthese der Leber [13-15].Trotz der Homologie bezüglich der Substratspezifität von Indy und seinen Orthologen variieren dessen Eigenschaften zwischen den Spezies stark. So ist der Citrattransport bei NaCT Na+- abhängig und elektrogen während Drosophila Indy seine Substrate Na+-unabhängig und elektroneutral transportiert. Auch zwischen den NaCT der verschiedenen Säugetierspezies zeigen sich Unterschiede. So wirken Lithium-Ionen stimulierend auf den humanen NaCT, wohingegen Li+ sich auf den Citrattransport durch den Nagetier-NaCT hemmend auswirkt [16,17].I.2.2 Zusammenhang zwischen Indy-Expression und Lebenserwartung In allen bisher untersuchten Spezies führte eine Downregulation des Indy-Gens zur Lebensverlängerung. Unter Umständen signalisiert die verringerte Citrataufnahme dem Organismus einen Energiemangelzustand, welcher der Stoffwechsellage bei reduzierter Nahrungsaufnahme entspricht. So wiesen im Vergleich Fliegen mit einer Mutation im Indy-Gen einen ähnlichen Phänotyp auf, wie kalorisch restriktierte Fliegen [9,18]. Dies äußerte sich in einer erhöhten Geotaxis und metabolischen Rate der Fliegen sowie Reduzierung des Körperfettanteils.Ein ähnliches Phänomen konnte auch am Mausmodell festgestellt werden. In Indy-Knockout Mäusen (mIndy-/-) wurde der Effekt der Indy-Deletion auf Energiespeicher und die Energiehomoöstase untersucht. Im Vergleich zu Mäusen, bei denen Indy nicht beeinträchtigt war (mIndy+/+), wurde bei mIndy-/-- Mäusen ein reduziertes Körpergewicht festgestellt [19]. Weiterhin war die Lipidoxidation und mitochondriale Biogenese in primären Hepatozyten der mIndy-/-- Mäuse erhöht, die hepatische Lipoacidogenese in der Leber sowie Lipidakkumulation in der Skelettmuskulatur vermindert. Außerdem wurden geringe Plasmaglucose-und insulinkonzentrationen bei mIndy-/-- Mäusen gemessen sowie eine reduzierte hepatische Glukoseproduktion und verbesserte Glucoseaufnahme in die Skelettmuskulatur festgestellt [19].Als stoffwechselrelevantes Gen sind verschiedene Regulationsmechanismen der Indy-Expression denkbar. So wirken sich bestimmte Signalmoleküle, die Teil der Fastenadaptation sind, auch auf die Transkriptionshäufigkeit von Indy aus. In Drosophila malanogaster, Caenorabididtis elegans und Mus musculus konnte nachgeweisen werden, dass die Indy-Genexpression durch Fasten reprimiert wurde [4,11,19]. Dem widersprechen Untersuchungen in Rattenhepatozyten, bei denen Indy durch das katabole Hormon Glucagon, welches im Fasten vermehrt vorliegt, induziert wurde [20,21].