Differenzielle Regulation der Glukosetransporteraktivität und -expression in rotem und weißem Skelettmuskel

Die insulin-stimulierte Glukosetransportaktivität und die GLUT4-Glukosetransporter-Proteinexpression im Wadenmuskel von Ratten, rotem angereichertem und weißem angereichertem Skelettmuskel wurden bei einer durch Streptozotocin (STZ) induzierten insulinmangelnden Diabetes untersucht. Sechs Tage STZ-Diabetes führten zu einer nahezu vollständigen Hemmung der insulin-stimulierten Glukosetransportaktivität in perfundiertem Wadenmuskel, rotem und weißem Muskel, die sich nach der Insulintherapie erholte. Ein spezifischer Rückgang des GLUT4-Glukosetransporterproteins wurde im Wadenmuskel (3-fach) und im roten Muskel (2-fach) beobachtet, der ebenfalls auf Kontrollwerte mit Insulintherapie zurückkehrte. Ähnlich zeigte das Herzmuskel eine ausgeprägte STZ-induzierte Abnahme des GLUT4-Proteins, die durch die Insulintherapie normalisiert wurde. Der weiße Muskel zeigte einen kleinen, aber statistisch signifikanten Rückgang des GLUT4-Proteins (23 %), was jedoch die ausgeprägte Hemmung der insulin-stimulierten Glukosetransportaktivität in diesem Gewebe nicht erklären konnte. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die GLUT4-mRNA im roten Muskel (2-fach) abnahm, ohne signifikante Änderungen im weißen Muskel. Die Wirkung des STZ-induzierten Diabetes war zeitabhängig mit maximaler Hemmung der insulin-stimulierten Glukosetransportaktivität nach 24 Stunden sowohl im roten als auch im weißen Skelettmuskel und halber maximaler Hemmung nach etwa 8 Stunden. Im Gegensatz dazu blieb das GLUT4-Protein im roten und weißen Muskel bis 4 und 7 Tagen nach der STZ-Behandlung unverändert. Diese Daten zeigen, dass der rote Skelettmuskel eine schnellere hormonelle/metabolische Regulation der GLUT4-Glukosetransporter-Protein- und mRNA-Expression aufweist als der weiße Skelettmuskel. Darüber hinaus geht die Hemmung der insulin-stimulierten Glukosetransportaktivität in sowohl rotem als auch weißem Muskel der Abnahme der GLUT4-Protein- und mRNA-Spiegel voraus. Somit führt die STZ-Behandlung anfänglich zu einer schnellen Entkopplung der insulinvermittelten Signalgebung der Glukosetransportaktivität, die unabhängig von den GLUT4-Protein- und mRNA-Spiegeln ist.