Vaspin is a glycoprotein with three predicted glycosylation sites at asparagine residues located in proximity to the reactive center loop and close to domains that play important roles in conformational changes underlying serpin function. In this study, we have investigated the glycosylation of human vaspin and its effects on biochemical properties relevant to vaspin function. We show that vaspin is modified at all three sites and biochemical data demonstrate that glycosylation does not hinder inhibition of the target protease kallikrein 7. Although binding affinity to heparin is slightly decreased, the protease inhibition reaction is still significantly accelerated in the presence of heparin. Glycosylation did not affect thermal stability.

Das metabolische Syndrom beschreibt einen Symptomkomplex, bei welchem ein erhöhtes Körpergewicht, erhöhter Blutdruck sowie Glukose- und Fettstoffwechselstörungen gemeinsam auftreten. Insbesondere Personen mit viszeraler Adipositas sind gefährdet, atherosklerotische Erkrankungen zu entwickeln. In den letzten Jahrzehnten wurde überzeugend dargestellt, dass das vermehrte Fettgewebe bei Adipositas verschiedene Proteinhormone, sogenannte Adipokine, ausschüttet, welche metabolische und vaskuläre Komplikationen bei pathologisch erhöhtem Körpergewicht direkt beeinflussen. Im Jahr 2000 wurde fasting-induced adipose factor/angiopoietin-like protein 4 (FIAF/Angptl4) als ein neuartiges Adipokin eingeführt, welches eine wichtige Rolle im Lipid- und Glukosestoffwechsel ausübt. In der vorliegenden Studie wurde erstmals der Zusammenhang zwischen FIAF/Angptl4-Serumspiegeln und der Nierenfunktion untersucht. Rekrutiert wurden insgesamt 120 Patienten, davon 62 Männer und 58 Frauen im Alter von 32 bis 85 Jahren. Verglichen wurden 60 dialysepflichtige Patienten (CD) mit 60 Kontrollpatienten mit einer glomerulären Filtrationsrate > 50 ml/min. Die mediane Serumkonzentration des Adipokins FIAF/Angptl4 war in der Gruppe der CD-Patienten um mehr als das 5-fache höher als in der Kontrollgruppe (48,3 μg/l versus 8,4 μg/l, p<0,001). In multivariaten Regressionsanalysen war Serum-Kreatinin ein unabhängiger positiver Prädiktor für FIAF/Angptl4 in Kontrollprobanden (p=0,006). In der CD-Patientengruppe war der CRP-Wert unabhängig und positiv assoziiert mit FIAF/Angptl4 (p=0,001). Diese Ergebnisse sind vereinbar mit der Hypothese, dass FIAF/Angptl4 renal eliminiert wird. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um eine Kausalität zwischen Niereninsuffizienz und Inflammation einerseits sowie erhöhten FIAF/Angptl4-Spiegeln andererseits nachzuweisen.:1. Bibliografische Beschreibung 2. Einführung in die Thematik 2.1 Das metabolische Syndrom als Wohlstandserkrankung 2.2 Adipokine als Verbindung zwischen Adipositas und metabolischem Syndrom 2.3 FIAF/Angptl4 als weiteres Adipokin mit potenzieller Rolle in der Pathogenese des metabolischen Syndroms 2.4 Untersuchungen im Rahmen der Dissertation 3. Publikation 4. Zusammenfassung 5. Literaturverzeichnis A. Abkürzungsverzeichnis B. Erklärung über die eigenständige Verfassung der Arbeit C. Darstellung des wissenschaftlichen Werdeganges D. Danksagung E. Nachweis über Anteile der Co-Autoren

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In den letzten Jahren wurde ein inverser Zusammenhang zwischen der Zunahme an Fettgewebe und der Funktionalität von Spermatozoen festgestellt, dessen molekulare Ursachen weitgehend unbekannt sind. Möglichweise spielen Sekretionsprodukte des Fettgewebes, sogenannte Adipokine, dabei eine entscheidende Rolle. Um diese Hypothese zu prüfen, wurden in einer Querschnittsstudie Sexualhormonkonzentionen, Spermiogrammparameter und die Konzentration der Adipokine Adiponektin, Leptin, Resistin, Chemerin, Vaspin, Visfatin (Nampt) und Progranulin im Serum von normalgewichtigen, präadipösen und adipösen Probanden bestimmt. Die Adipokinkonzentrationen im Serum wurden mit den korrespondierenden Werten im Seminalplasma (SP) verglichen. Desweiteren wurden die gemessenen Adipokinspiegel beider Körperflüssigkeiten auf Zusammenhänge mit Sexualhormonkonzentrationen im Blut und den Parametern des klassischen Spermiogramms (WHO) untersucht. Dabei zeigte sich, dass die altersgemachten präadipösen/adipösen Probanden signifikant weniger progressiv motile und normomorphe Spermatozoen aufwiesen als die Gruppe der Normalgewichtigen (p<0,05). In ihrem SP war die Konzentration von Adiponektin signifikant erniedrigt, während die von Chemerin im Vergleich zu normalgewichtigen Männern erhöht war (p<0,05). Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass die mittlere Konzentration von Adiponektin (400-fach), Leptin (5-fach), Resistin (1,5-fach) und Chemerin (1,5-fach) im Serum signifikant höher als die im SP war. Demgegenüber fand sich bei Vaspin (4-fach), Progranulin (50-fach) und Visfatin (100-fach) die Konzentration im SP signifikant erhöht. Bei Korrelationsanalysen unter Einschluss der Ergebnisse aus der Gesamtgruppe korrelierte von allen untersuchten Adipokinen nur die SP-Konzentration von Adiponektin direkt und signifikant mit der im Serum (p<0.01). Zudem zeigten Adiponektin, Chemerin und Progranulin im SP direkte Assoziation mit den Spermiogrammparametern Spermienkonzentration, Spermienanzahl und progressive Motilität (p<0.05). Wir konnten erstmals nachweisen, dass eine Vielzahl von Adipokinen im männlichen Reproduktionstrakt präsent sind und dort möglicherweise einen Einfluss auf die Spermienqualität in Abhängigkeit vom Körpergewicht haben könnten.

In der Bundesrepublik Deutschland gehören seit mehreren Jahren die kardiovaskulären Erkrankungen zu den häufigsten Todesursachen. Besondere Risiken für die Entstehung von Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems stellen arterielle Hypertonie, Glukoseintoleranz, Dyslipidämie und Adipositas dar. Diese Risikofaktoren werden unter dem Überbegriff Metabolisches Syndrom (MS) zusammengefasst und wachsen in den entwickelten Ländern zu einem globalen Problem heran. Insbesondere die Vermehrung des viszeralen Fettgewebes und die Entwicklung einer Insulinresistenz sind an der Pathophysiologie des MS beteiligt. Gesundheitliche Probleme steigen mit dem Ausmaß einer Adipositas. Ein Grund hierfür liegt in der Funktion des Fettgewebes als endokrines und parakrines Organ. Es produziert sogenannte Adipokine, welche als eine Vielzahl von Mediatoren in die Regulierung systemischer und lokaler Prozesse eingreifen. Die neueren Adipokine zinc-α2-glycoprotein (ZAG), Lipocalin-2 und Chemerin wurden in den letzten Jahren bezüglich ihrer Rolle im humanen Metabolismus näher untersucht. ZAG entfaltet direkte und indirekte lipolytische Effekte und hat somit eine präventive Funktion gegenüber der Akkumulation von Fettgewebe und potentiell auch der damit assoziierten Erkrankungen. Lipocalin-2 und Chemerin beeinträchtigen den Glukosemetabolismus und sind von Relevanz für Inflammationsprozesse. Ferner wird eine Beteiligung dieser beiden Adipokine an der chronischen Entzündungsreaktion im Fettgewebe und der vaskulären Dysfunktion bei Adipositas sowie im Kontext von Vorgängen der Reproduktion angenommen. Da Facetten des MS für die gravierende kardiovaskuläre Schwangerschafts-komplikation Präeklampsie (PE) prädisponieren und Mutter als auch Kind nach einer solchen Schwangerschaft ein erhöhtes metabolisches und kardiovaskuläres Risiko besitzen, wurde die Hypothese aufgestellt, dass ZAG, Lipocalin-2 und Chemerin bei PE hochreguliert und an der Entwicklung einer PE beteiligt sind. Für seit längerem bekannte Adipokine wurde in mehreren Studien bereits gezeigt, dass deren mütterliche Serumkonzentrationen bei PE signifikant erhöht sind. Für neuere Adipokine existieren jedoch in diesem Zusammenhang kaum Daten. Um die Vertreter ZAG, Lipocalin-2 und Chemerin näher zu beleuchten, wurden im Zuge dieser Dissertation die zirkulierenden Spiegel dieser Botenstoffe unter Einsatz spezifischer enzyme-linked immunosorbent assays bei PE-Patientinnen bestimmt und mit entsprechenden Kontrollen verglichen. Beide Studiengruppen waren in den Untersuchungen zu den drei genannten Adipokinen für das Gestationsalter gematcht. Ferner wurden Assoziationen der drei Botenstoffe mit Markern für Inflammation, Nierenfunktion sowie Glukose- und Fettstoffwechsel untersucht. Im Rahmen dieser Dissertation wurden in der an erster Stelle genannten Publikation (Stepan, Philipp [equally contributing] et al., J Endocrinol Invest. 35, 562-5, 2012) erstmals die mütterlichen Serumspiegel des Adipokins ZAG bestimmt. Es wurde nachgewiesen, dass die Serumkonzentrationen von ZAG bei PE-Patientinnen im Vergleich zu Kontrollen um das 1,4fache erhöht sind. Weiterhin wurde in uni- und multivariaten Analysen eine positive Korrelation von ZAG und Kreatinin, dem Marker der Nierenfunktion, belegt. In univariaten Analysen bestand außerdem eine positive Korrelation zwischen ZAG und systolischem und diastolischem Blutdruck, Triglyzeriden (TG) und Leptin sowie eine negative Korrelation von ZAG mit dem Geburtsgewicht. Zusammenfassend sind ZAG-Serumkonzentrationen bei PE signifikant erhöht und die renale Funktion stellt einen unabhängigen Prädiktor für diese dar. Das Ziel der an zweiter Stelle genannten Studie (Stepan, Philipp et al., J Endocrinol Invest. 33, 629-32, 2010) lag darin zu untersuchen, ob die mütterlichen Lipocalin-2-Konzentrationen bei PE verändert sind. Die mittleren mütterlichen Lipocalin-2-Konzentrationen waren bei PE-Patientinnen im Vergleich zu Kontrollen signifikant 1,2fach erhöht. Univariate Analysen zeigten eine positive Korrelation von ZAG mit dem diastolischen Blutdruck, Kreatinin und dem C reaktiven Protein (CRP). Nach Adjustierung für das Alter blieb in multivariaten Analysen die unabhängige Assoziation der Lipocalin-2-Spiegel mit Kreatinin und CRP bestehen. Diese Ergebnisse bestätigen somit die Hypothese erhöhter Lipocalin-2-Spiegel bei PE und zeigen eine unabhängige Assoziation des Inflammationsstatus und der Nierenfunktion mit Spiegeln des Adipokins. In der an dritter Stelle dieser Dissertation stehenden Publikation (Stepan, Philipp [equally contributing] et al., Regulatory Peptides 168, 69-72, 2011) wurde die Hypothese aufgestellt und erstmals untersucht, ob zirkulierendes Chemerin im Serum bei PE-Patientinnen während und nach einer Schwangerschaft heraufreguliert ist. Die mediane mütterliche Konzentration von Chemerin bei PE-Patientinnen während der Schwangerschaft und 6 Monate nach Entbindung war im Vergleich zu Kontrollen signifikant erhöht. TG und Leptin waren in uni- und mulitvariaten Analysen positiv mit zirkulierendem Chemerin assoziiert. Weitere positive Korrelationen zeigten sich in univariaten Analysen zwischen Chemerin und systolischem sowie diastolischem Blutdruck, freien Fettsäuren, Cholesterin, TG, Adiponektin und CRP. Ob das im Anschluss einer PE-Schwangerschaft bestehende erhöhte Risiko für zukünftige metabolische und kardiovaskuläre Erkrankungen von Mutter und Kind im Zusammenhang mit den ebenso heraufregulierten Chemerinkonzentrationen steht, sollte in Langzeitbeobachtungen geklärt werden. Für ZAG, Lipocalin-2 und Chemerin wurden somit erhöhte Serumkonzentrationen während der Schwangerschaft nachgewiesen. Diese Ergebnisse sind vereinbar mit der Hypothese, dass diese drei Adipokine in der Pathogenese und an den direkten und zukünftigen Risiken einer PE beteiligt sind. In Zusammenschau der Ergebnisse sollte in weiteren Studien geklärt werden, inwieweit die erhöhten mütterlichen Spiegel der drei Adipokine ursächlich mit der Schwangerschaftskomplikation verknüpft sind. Ferner gilt es näher zu beleuchten, über welche Mechanismen die drei Fettgewebshormone die metabolische und vaskuläre Gesundheit beeinflussen. Bei der weiteren Aufklärung der Physiologie von ZAG und Lipocalin-2 ist es weiterhin ratsam Marker der Nierenfunktion als Störvariablen mit zu berücksichtigen. Ob diese beiden Botenstoffe bei PE analog zu Chemerin nach der Schwangerschaft weiterhin heraufreguliert sind, gilt es ebenso zu untersuchen.

This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Cytokine and hormone concentrations can be linked to the manipulation of training variables and to subsequent alterations in performance. Subjects: Nine D-1 collegiate throwers and 4 control subjects participated in this preliminary and exploratory report. Methods: Hormone (testosterone (T) and cortisol (C)) and adipokine (adiponectin, leptin, and resistin) measurements were taken at weeks 1, 7, and 11 for the throwers and weeks 1 and 11 for the control group. The throwers participated in an 11-week periodized resistance training and throws program during the fall preparatory period. Volume load was recorded throughout the study. Results: Hormone values did not exhibit statistically significant changes across time; however, there were notable changes for C, the testosterone to cortisol ratio (T:C), and adiponectin. Conclusions: T:C was increased as volume load decreased, and adiponectin increased in concert with decreases in C and increases in the T:C, possibly suggesting a lesser degree of obesity-related inflammation and a higher degree of “fitness” and preparedness.

Vaspin expression is increased in white adipose tissue (WAT) of diet-induced obese mice and rats and is supposed to compensate HFD-induced inflammatory processes and insulin resistance in adipose tissue by counteracting pro-inflammatory gene expression in obesity. Multiple studies have also demonstrated strong anti-inflammatory effects in vascular and skin cells. Here, we used vaspin treated 3T3-L1 murine adipocytes as well as 3T3-L1 cells with stable vaspin expression to investigate the effect of exogenous and endogenous vaspin on inflammatory processes and insulin signaling in adipocytes. Our stably transfected cells secreted significant amounts of vaspin which was in the physiological range of ∼0.5 ng/ml in cell supernatants. Adipocyte differentiation was not affected by vaspin as expression of adipogenic marker genes as well as lipid accumulation after full differentiation was similar to control cells. We found that IL-1β induced expression and secretion of pro-inflammatory cytokines, such as IL-6, MCP1 and TNFα was significantly blunted in vaspin expressing 3T3-L1 cells. Treatment of 3T3-L1 cells with exogenous vaspin resulted in reduced cytokine-induced activation of the intracellular and pro-inflammatory NFκB signaling cascades (IKKα/β, IκB and NFκB). Moreover, endogenous vaspin positively affected insulin signaling by increasing insulin-stimulated phosphorylation of the key mediator protein kinase B (AKT). Together, we demonstrate anti-inflammatory effects of vaspin in 3T3-L1 adipocytes as well as increased insulin signaling by endogenous expression or exogenous treatment. The results provide evidence for potent anti-inflammatory action of vaspin not only in vascular cells but also in adipose tissue.

Leptin is the prototypical adipokine that circulates in direct proportion to whole body adiposity. As such, serum leptin levels decrease when white adipose tissue depletes by calorie restriction whereas they increase as white adipose tissue expands by overnutri-tion. At both sides of the spectrum, i.e. too little and too much leptin, the adipokine con-tributes to vascular complications such as atherosclerosis and reproductive dysfunction. Mice that lack both leptin and the low density lipoprotein receptor (LDLR−/−;ob/ob) are an ideal model to study atherosclerosis as they present with atherosclerotic plaques in the aortic root and brachiocephalic artery. In this thesis, dose-dependent effects of re-combinant leptin administration from the subphysiological to physiological range on atherosclerotic plaque formation and fertility was studied in LDLR−/−;ob/ob mice. Lep-tin dose-dependently reduced plaque lesions and improved Leydig cell function and spermatogenesis. The effect of leptin treatment on atherosclerotic plaques was inde-pendently and significantly associated with improvements in lipid homeostasis and liver steatosis, as well as increased adiponectin. The beneficial effects of leptin treatment on several measures of fertility such as intratesticular testosterone, circulating follicle stim-ulating hormone, and seminiferous tubule morphology appeared to be direct and body weight-independent. Besides genetic leptin-deficiency, lipodystrophy (LD) patients and lipodystrophic mice were studied. LD is a leptin-deficient condition caused by the lack of subcutaneous white adipocytes leading to several metabolic complications including severe insulin resistance and hypertriglyceridemia. The effects of adipose tissue loss in LD on the adipokines chemerin, progranulin, and fibroblast growth factor 21 have not been investigated so far. Circulating levels of these three adipokines were all increased in LD patients as compared to weight- and age-matched controls. Furthermore, none of these adipokines was significantly regulated in 10 LD patients by leptin treatment over 6 months. In a mouse model of generalized LD, increased expression of these adipokines was found in various adipose tissue depots at the mRNA level providing first preliminary evidence as to the source of higher circulating levels in LD patients. Collec-tively, the findings of this thesis show for the first time dose-dependent beneficial ef-fects of leptin on atherosclerosis and reproductive function and provide new information about the association of LD with changes in various adipokines that have an established impact on metabolic function.

Das Fettgewebe sezerniert hormonähnliche Proteine, sogenannte Adipozytokine oder Adipokine. Es sind zahlreiche Zusammenhänge zwischen Adipokinen und dem Auftreten von Adipositas und adipositasassoziierten Erkrankungen beschrieben. Gallensteine sind mit Adipositas assoziiert und stellen aufgrund der Häufigkeit des Auftretens und der damit verbundenen Kosten ein großes gesundheitsökonomisches Problem dar. Ziel dieser Arbeit war es zu prüfen, ob eine Assoziation der Cholelithiasis mit den Serumspiegeln von Adiponectin, Chemerin, Vaspin, Progranulin, FGF21 und AFABP vorliegt. Dazu wurde eine Kohorte von 1022 Sorben, einer nationalen Minderheit aus der Oberlausitz, statistisch ausgewertet. Für Chemerin, Vaspin, FGF21 und AFABP konnte kein Zusammenhang ermittelt werden. Bei den männlichen Gallensteinträgern war im Vergleich zu der Kontrollgruppe der Serumporgranulinspiegel signifikant erhöht, wobei unklar bleibt, wie die Serumkonzentration mit der Konzentration in der Gallenblase korreliert und wie die geschlechtsspezifischen Unterschiede zustande kommen. Für Adiponectin bestätigten sich bereits vorliegende Aussagen, dass dieses Adipokin einen protektiven Effekt auf die Gallensteinentstehung hat. Es sind weitere longitudinale und funktionelle Studien notwendig, um die Pathomechanismen weiter zu klären.

The mechanisms of how obesity contributes to the development of cardio-metabolic diseases are not entirely understood. Obesity is frequently associated with adipose tissue dysfunction, characterized by, e.g., adipocyte hypertrophy, ectopic fat accumulation, immune cell infiltration, and the altered secretion of adipokines. Factors secreted from adipose tissue may induce and/or maintain a local and systemic low-grade activation of the innate immune system. Attraction of macrophages into adipose tissue and altered crosstalk between macrophages, adipocytes, and other cells of adipose tissue are symptoms of metabolic inflammation. Among several secreted factors attracting immune cells to adipose tissue, chemotactic C-C motif chemokine ligand 2 (CCL2) (also described as monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1)) has been shown to play a crucial role in adipose tissue macrophage infiltration. In this review, we aimed to summarize and discuss the current knowledge on CCL2 with a focus on its role in linking obesity to cardio-metabolic diseases.