BB - DIfE

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�3 Loading samples for DNA analysis.
Role of carbohydrates in the
development of type 2 diabetes
Our previous studies on NZO mice indicated
that diabetes prevalence is
dependent on the early onset of obesity,
and that a diet high in fat markedly
accelerated the development of diabetes.
In order to analyze in detail the
effects of dietary fat and carbohydrates
on body weight, insulin sensitivity, and
glucose homeostasis, NZO mice were
fed a standard (SD; 4 % [w/w] fat, 51 %
carbohydrates, 19 % protein), a high-fat
(HFD; 15 % fat, 47 % carbohydrates,
and 17 % protein) or a carbohydratefree
diet (CFD; 68 % fat and 20 % protein).
NZO mice on the CFD exhibited a
higher weight and fat mass than mice
in the other two groups but did not
develop type 2 diabetes. In addition,
they showed no postprandial bloodglucose
excursions and remained normoglycaemic.
These data indicate that
dietary carbohydrates, presumably
through their effect on postprandial
blood glucose, play an essential role in
the destruction of insulin-producing
�-cells.
Strategies for the identification of obesity
and diabetes genes
Since a QTL comprises approximately
200–500 genes, we employ additional
strategies to identify smaller segments
critical for obesity and diabetes. In
order to dissect a QTL, we generated
recombinant congenic strains in which
a selected chromosomal region is
transferred to a control strain via successive
backcrossing. Ideally, this procedure
reduces the critical regions to 1–2 cM,
i.e., the number of genes to be investigated
is 10–20. This strategy apparently
has been successful in identification of
the diabetogenic gene in the QTL
Nidd/SJL. Furthermore, a meta-analysis
of all described obesity QTL of 42
mouse strains led to identification of 10
highly significant QTL (LOD-score, a
measure for statistical significance),
which will be further analyzed by comparing
the polymorphism in these
strains. Finally, we employ the microarray
technology to identify genes that
exhibit strain-specific and diet-dependent
differences in their expression.
�3 Beladung eines Gels zur DNS-Analyse.
gere Gewichts- und Fettmassezunahme
als ihre Wildtyp-Geschwister, da sich ihre
Körpertemperatur, ihre Aktivität und ihr
Energieumsatz erhöhten (Abb. �2 ). Zudem
ist die knockout-Maus widerstandsfähiger
gegenüber einer Fettdiät-induzierten Insulinresistenz.
Rolle von Kohlenhydraten bei der
Entstehung des Typ-2-Diabetes
Unsere früheren Untersuchungen an
NZO-Mäusen hatten gezeigt, dass die
Diabetesprävalenz von der frühen Adipositas
der Versuchstiere abhing und die
Manifestation des Diabetes durch eine
fettreiche Diät beschleunigt wurde. Um
den genauen Einfluss von Fetten und
Kohlenhydraten auf die Gewichtsentwicklung,
Insulinsensitivität und Glucosehomöostase
zu analysieren, fütterten
wir NZO-Mäuse mit einer Standarddiät
(SD, 19 % Protein, 4 % Fett, 51 % Kohlenhydrate),
einer fettreichen, Kohlenhydrathaltigen
(HFD, 17 % Protein, 15 % Fett,
47 % Kohlenhydrate) oder einer Kohlenhydrat-freien,
sehr fettreichen Diät (CFD,
20 % Protein, 68 % Fett). Die NZO-Mäuse
nahmen mit der Kohlenhydrat-freien Diät
stärker an Gewicht und Fettmasse zu als
die beiden anderen Gruppen, entwickelten
aber im Gegensatz zu diesen keinen
Diabetes. Ebenso zeigten die Tiere unter
dieser Diät keine postprandialen Blutzuckerspitzen
und blieben trotz extremer
Insulinresistenz während des gesamten
Beobachtungszeitraums normoglykämisch.
Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass
Kohlenhydrate, und damit vermutlich die
Höhe der Blutzuckerauslenkungen, eine
entscheidende Rolle für das Absterben
Insulin-produzierender �-Zellen spielen.
Strategien zur Identifizierung von
Adipositas- und Diabetes-Genen
Da sich ein QTL über einen Bereich von
etwa 200–500 Genen erstreckt, setzen wir
neben der oben beschriebenen Erstellung
von Haplotypenkarten weitere Strategien
ein, mit denen wir die für Adipositas und
Diabetes relevanten Bereiche näher eingrenzen
und schließlich die krankheitsauslösenden
Genvarianten identifizieren
können. Wir züchten sogenannte rekombinant
kongene Mauslinien, in denen
ein definierter Chromosomenabschnitt
durch sukzessive Rückkreuzung in einem
Kontrollstamm isoliert wird. Die phänotypische
Analyse und Ermittlung der
Genotypen ermöglicht im Idealfall eine
feinere Kartierung des krankheitsassoziierten
Bereichs bis zu einer Größe von
1–2 cM, die dann eine erfolgreiche Isolierung
des Krankheitsgens in Aussicht
stellt. Erste Analysen zeigen, dass nach
Übertragung des Diabetes-QTL Nidd/SJL
auf den C57BL6-Stamm dieser QTL nur
dann diabetogen wirkt, wenn weitere
NZO-Allele vorhanden sind. Zudem
haben Meta-Analysen aller in der Literatur
beschriebenen Adipositas-QTL aus 42
Mausstämmen zur Identifizierung von
10 hochsignifikanten QTL (LOD-score, als
Maß für die statistische Signifikanz)
geführt, in denen wir nun die verantwortlichen
Genvarianten suchen. Mit Hilfe der
Array-Technologie suchen wir außerdem
nach Genen, die stammspezifische und
diätabhängige Unterschiede in ihrer
Expression aufweisen.
Technische Mitarbeiterinnen
Michaela Fiebich
Peggy Großmann
Anne Karasinsky
Monika Niehaus
Anett Seelig
Kathrin Warnke