Hintergrund: Seit kurzer Zeit befassen sich Forscher mit der Auswirkung von leicht erhöhten Bilirubinspiegeln, wie sie in Personen mit Gilbert Syndrom (GS) gefunden werden. Es hat sich gezeigt, dass diese milde Form der Hyperbilirubinämie eine protektive Wirkung gegenüber Erkrankungen hat, die durch oxidativen Stress verursacht werden, wie etwa kardiovaskuläre Erkrankungen oder arterielle Verschlusskrankheiten. Das Ziel unserer Studie war es die Auswirkungen von unkonjugiertem Bilirubin (UKB) auf die Glukose-Aufnahme in Muskel- und Leberzellen zu untersuchen. Methodik: Für unsere Experimente wurden die murine Muskel-Zelllinie C2C12 und die humane Leberkarzinom-Zelllinie HepG2 verwendet. Um die Aufnahme des, mit dem Radionuklid Fluor-18 substituierten, Glukose-Analogs 2-[18F]Fluor-2-desoxy-D-Glukose ([18F]FDG) zu messen, wurde ein Well-Plate-Assay entwickelt. Hierfür wurden die Zellen für 5 und 24 Stunden mit einem Vehikel-Treatment oder mit Treatment mit UKB-Konzentration von 17,1µM und 55µM behandelt, wie sie auch in Personen mit GS vorliegen. Nachdem die Zellen anschließend für 2 Stunden ohne Glukose gefastet hatten, um eine adäquate Aufnahme [18F]FDG zu garantieren, wurden den Zellen 150 kBq [18F]FDG zugesetzt und für 1 Stunde inkubiert. Abschließend wurde die Aufnahme an [18F]FDG separat in den Zell-Fragmenten und dem Überstand mittels 2480 Wizard² Automatic Gamma Counter gemessen. Zusätzlich zu dem Well-Plate-Assay wurde die Aufnahme an [18F]FDG in diesen beiden Zelllinien noch in einem sensitiven Echtzeit-Assay mittels LigandTracer® (LT) Technologie evaluiert. Ergebnisse: In der Muskel-Zelllinie C2C12 konnte eine signifikante Erhöhung der Aufnahme an [18F]FDG nach Behandlung mit 17,1µM und 55µM UKB für 5 und 24 Stunden nachgewiesen werden. Die Daten der Aufnahme-Kinetik, die mittels LT Assay erhoben wurden, bestätigten diese Resultate. Generell war eine Erhöhung der [18F]FDG -Aufnahme bei den C2C12 Zellen eindeutiger als bei den Leberkarzinom-Zellen HepG2. In diesen konnte eine signifikante Erhöhung der Aufnahme an [18F]FDG nach Behandlung mit 17,1µM UKB für 5 beobachtet werden, nicht aber bei höheren UKB-Konzentrationen, oder einer verlängerten Inkubationszeit. Diese abgeschwächte Auswirkung von UKB könnte ihren Ursprung in den Unterschieden des Glukose-Stoffwechsels in Muskel- und Leberzellen und den jeweiligen unterschiedlichen Funktionen dieser Gewebe haben. Conclusio: Die Ergebnisse unserer Studie liefern Hinweise darauf, dass UKB die Aufnahme von Glukose in verschiedenen Zelltypen erhöht. Damit unterstützen sie den rezenten Ansatz, nicht nur die zytotoxischen und negativen Auswirkungen stark erhöhter Bilirubin-Level, sondern auch potentielle gesundheitsfördernde Aspekte zu sehen. Wie bereits in Personen mit GS klinisch bewiesen werden konnte, zeigen leicht erhöhte Bilirubin-Level protektive Eigenschaften gegenüber verschiedene Erkrankungen, wie etwa kardiovaskulären Erkrankungen und unsere Ergebnisse geben einen weiteren Einblick, warum Personen mit GS metabolisch gesünder sind, als Personen ohne GS. Aus diesem Grund sollten unsere Forschungsergebnisse weiterverfolgt werden.

Background: Recently it has been shown that mildly elevated bilirubin concentrations, as present in individuals with Gilbert’s syndrome (GS), are protective against disorders induced by oxidative stress including cardiovascular disorders or arterial occlusive disease. The aim of the present study was to analyze whether unconjugated bilirubin (UCB) was able to increase the uptake of glucose in muscle and liver cells. Methods: For our experiments, the murine muscle cell line C2C12 and hepatocarcinoma derived cell line HepG2 were used in a well-plate assay. Cells were incubated with UCB for 5 and 24 hours at concentrations analogously to physiological blood concentrations (17.1µM and 55µM) or vehicle control. After glucose starving for 2 hours, to ensure a proper uptake, 150 kBq of 2-[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose ([18F]FDG), a glucose analogue with the positron-emitting radionuclide fluorine-18, was added for 1 hour. Finally, the uptake of [18F]FDG in cell fractions and the supernatant, was measured using 2480 Wizard² Automatic Gamma Counter. In addition, the [18F]FDG uptake in the cell lines was measured by a real-time uptake assay with LigandTracer® (LT) technology. Results: In the skeletal muscle cell line C2C12 we observed a significant increase of [18F]FDG uptake in the cells after incubation with 17.1µM and 55µM UCB for 5 and 24 hours. As assessed by LT technology, the kinetics of the [18F]FDG uptake were in line with the data obtained from the well-plate assay. Overall, the uptake of [18F]FDG after UCB-treatment was more prominent in the C2C12 cells as compared to the hepatocellular carcinoma cells HepG2. We observed an increase of [18F]FDG uptake in HepG2 cells after incubation with 17.1µM UCB for 5 hours. No increase was found at higher concentrations of UCB or after prolonged incubation in this cell line. The weaker effect of UCB on the liver cells could be explained by a different metabolism of glucose in muscle and liver cells, reflecting the differential functions of these tissues. Conclusion: Our results provide evidence that UCB improves the uptake of glucose in different types of cells. Therefore, they are in line with the recent approach to see bilirubin not only as a cytotoxic agent with mainly negative effects in severe hyperbilirubinemia, but also as a potential health-promoting factor. As clinically shown in GS individuals, mildly elevated bilirubin levels may also serve as a protective factor against various disorders, including cardio vascular disorders. Our results offer further insights why GS individuals are metabolically healthier than non-GS individuals and should therefore be further investigated.