1963 stellten Berne und Gerlach et al. unabhängig voneinander die Adenosin-Hypothese auf, die besagt, dass Adenosin die Koronardurchblutung der kardialen Stoffwechselsituation anpasst (3;26). Bei abfallender kardiomyozytärer Sauerstoffspannung - so die Hypothese - wird Adenosin freigesetzt und gelangt durch das Interstitium an die Adenosin-Rezeptoren der glatten Muskulatur der Koronargefäße, um dort eine Vasodilatation zu bewirken. Die dadurch gesteigerte Koronardurchblutung führt zu einer Wiederherstellung der normalen Sauerstoffspannung.
Es konnte in mehreren Studien der koronardilatatorische Effekt von Adenosin gezeigt werden (31;57;62). Heute wissen wir, dass eine Vasodilatation über A2-Rezeptoren der glatten Muskelzellen vermittelt wird. Es gibt allerdings auch Hinweise, dass der vasodilatatorische Effekt von Adenosin auch über A2-Rezeptoren des Endothels vermittelt wird (57). Stepp und Mitarbeiter untersuchten die Dosis-Wirkungs-Beziehung von interstitiellem Adenosin zur Koronardurchblutung und stellten fest, dass bereits eine Erhöhung der interstitiellen Adenosin-Konzentration um 62 % zu einer halbmaximalen Erhöhung der Koronardurchblutung führte. Dabei wurde kein Hinweis für eine sekundäre Aktivierung eines möglichen Vasodilatators durch endotheliale Adenosin-Rezeptoren gefunden (75). Allerdings scheint Adenosin unter physiologischen Bedingungen keine Rolle bei der koronaren Flussregulation zu spielen. So führte ein um das 4-fache gesteigerter Sauerstoffverbrauch bei Hunden unter körperlicher Belastung zwar zu einem Anstieg der interstitiellen Adenosin-Konzentration, aber nicht in den Maßen, dass eine koronarvasodilatatorische Wirkung herbeigeführt werden könnte (84). Bei belastungsinduzierter O2-Mangelversorgung fällt der ATP-Gehalt kaum ab und die Adenosin-Konzentration steigt stark an, während es bei Okklusion und ATP-Katabolismus rasch zu einem ATP-Abfall und erheblichen Zunahmen von Adenosin kommt. Die Adenosin-Freisetzung scheint also nicht vom myokardialen Sauerstoffumsatz abhängig zu sein (49). Auch bei Inhibition der NO-Synthese kommt es nicht zu einer kompensatorischen koronaren Vasodilatation durch Adenosin. Die unter physiologischen Bedingungen gebildeten NO-Mengen haben nur eine moderate koronarvasodilatatorische Wirkung (83).
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Allgemeines
- 1.2 Kardialer Adenosin- und Adenin-Nukleotid-Stoffwechsel
- 1.3 Enzyme im Adenosin- und Adenin-Nukleotid-Stoffwechsel
- 1.3.1 AMP-Desaminase (EC 3.5.4.6)
- 1.3.1.1 Enzymkinetik
- 1.3.1.2 Effektoren der AMP-Desaminase
- 1.3.1.3 Regulation der AMP-Desaminase-Aktivität
- 1.3.2 5'-Nukleotidase (EC 3.1.3.5)
- 1.3.3 Adenosin-Desaminase (EC 3.5.4.4)
- 1.3.4 Purin-Nukleosid-Phosphorylase (EC 2.4.2.1)
- 1.3.5 Xanthin-Oxidase (EC 1.3.2.3)
- 1.3.6 Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (EC 2.4.2.8)
- 1.4 Inhibition der am Purin-Stoffwechsel beteiligten Enzyme
- 1.5 Fragestellung
- 2 Material und Methoden
- 2.1 Modelle
- 2.1.1 Isolierte Perfusion nach Langendorff
- 2.1.1.1 Präparation
- 2.1.1.2 Versuchsanlage
- 2.1.1.3 Enzymaktivität im Gewebehomogenat
- 2.1.2 Isolierte Kardiomyozyten
- 2.1.3 Generelle Versuchsdurchführung
- 2.2 Inhibitoren
- 2.2.1 Inhibition der Adenosin-Desaminase durch EHNA
- 2.2.2 Inhibition der Xanthin-Oxidase durch Allopurinol
- 2.2.3 Inhibition der AMP-Desaminase durch GP 3521 und GP 3449
- 2.2.4 Inhibition der Adenosin-Desaminase und AMP-Desaminase durch Coformycin
- 2.2.5 Methotrexat
- 2.3 Protokolle und Fragestellungen
- 2.3.1 Abschätzung der Umsatzrate der AMP-Desaminase unter verschiedenen Bedingungen
- 2.3.1.1 EHNA und Allopurinol
- 2.3.1.2 GP 3521
- 2.3.1.3 Effekte von GP 3521 unter hypoxischen Bedingungen
- 2.3.1.4 Purinfreisetzung unter GP 3449 und EHNA
- 2.3.1.5 Abschätzung der Umsatzrate der AMP-Desaminase unter Coformycin
- 2.3.2 Einfluss der Purin-de-novo-Synthese
- 2.3.3 Hemmbarkeit der AMP-Desaminase im myokardialen Gewebeextrakt
- 2.3.4 Myokardialer Nukleotid- und Nukleosidgehalt nach Ischämie
- 2.3.5 Zellpermeabilität von Kardiomyozyten
- 2.4 Analytische Methoden
- 2.4.1 Probenaufbereitung
- 2.4.1.1 Probenaufbereitung für die HPLC zur Bestimmung von Adenosin, Inosin, Hypoxanthin, Xanthin und Harnsäure
- Charakterisierung der AMP-Desaminase-Aktivität im Meerschweinchenherzen
- Einfluss von Inhibitoren auf die AMP-Desaminase-Aktivität
- Untersuchung des Purinstoffwechsels unter verschiedenen Bedingungen (z.B. Hypoxie)
- Analyse des Einflusses der Purin-de-novo-Synthese
- Bestimmung des myokardialen Nukleotid- und Nukleosidgehalts nach Ischämie
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Dissertation untersucht die Umsatzrate der AMP-Desaminase im Meerschweinchenherzen. Ziel ist es, die Aktivität dieses Enzyms unter verschiedenen Bedingungen zu bestimmen und Einflussfaktoren zu identifizieren.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über den kardialen Adenosin- und Adenin-Nukleotid-Stoffwechsel, einschließlich der beteiligten Enzyme wie AMP-Desaminase, 5'-Nukleotidase, Adenosin-Desaminase, Purin-Nukleosid-Phosphorylase, Xanthin-Oxidase und Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase. Es werden die Enzymkinetik, Effektoren und die Regulation der AMP-Desaminase detailliert beschrieben. Die Bedeutung dieser Enzyme für die Herzfunktion und die Fragestellung der Dissertation werden prägnant zusammengefasst. Es wird der Forschungsstand zum Thema dargelegt und die Notwendigkeit der Untersuchung der AMP-Desaminase-Umsatzrate im Meerschweinchenherzen begründet. Die Einleitung legt die Grundlage für das Verständnis der nachfolgenden experimentellen Ansätze und Ergebnisse.
2 Material und Methoden: In diesem Kapitel werden die verwendeten Modelle (isolierte Langendorff-Perfusion und isolierte Kardiomyozyten), die eingesetzten Inhibitoren (EHNA, Allopurinol, GP 3521, GP 3449, Coformycin, Methotrexat), die Versuchsprotokolle und die analytischen Methoden (HPLC) detailliert beschrieben. Es werden die experimentellen Strategien zur Abschätzung der AMP-Desaminase-Umsatzrate unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich hypoxischer Bedingungen und unter dem Einfluss verschiedener Inhibitoren, erläutert. Die methodische Vorgehensweise zur Bestimmung des myokardialen Nukleotid- und Nukleosidgehalts und der Zellpermeabilität von Kardiomyozyten wird ebenfalls klar dargelegt, um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sicherzustellen. Die Beschreibung umfasst eine präzise Darstellung aller Schritte, die für die Durchführung der Experimente notwendig waren.
Schlüsselwörter
AMP-Desaminase, Meerschweinchenherz, Purinstoffwechsel, Enzymkinetik, Inhibitoren, Hypoxie, Ischämie, Nukleotide, Nukleoside, HPLC, Kardiomyozyten, Langendorff-Perfusion.
Häufig gestellte Fragen zur Dissertation: Kardialer Purinstoffwechsel
Was ist das zentrale Thema der Dissertation?
Die Dissertation untersucht die Umsatzrate der AMP-Desaminase im Meerschweinchenherzen. Im Fokus steht die Charakterisierung der Enzymaktivität unter verschiedenen Bedingungen und der Einfluss verschiedener Faktoren darauf.
Welche Methoden wurden in der Dissertation verwendet?
Es wurden isolierte Langendorff-Perfusionen und isolierte Kardiomyozyten als Modelle verwendet. Zur Inhibition der am Purinstoffwechsel beteiligten Enzyme kamen verschiedene Inhibitoren (EHNA, Allopurinol, GP 3521, GP 3449, Coformycin, Methotrexat) zum Einsatz. Die Analyse der Nukleotide und Nukleoside erfolgte mittels HPLC.
Welche Enzyme des Purinstoffwechsels werden in der Arbeit behandelt?
Die Arbeit befasst sich ausführlich mit der AMP-Desaminase (EC 3.5.4.6), 5'-Nukleotidase (EC 3.1.3.5), Adenosin-Desaminase (EC 3.5.4.4), Purin-Nukleosid-Phosphorylase (EC 2.4.2.1), Xanthin-Oxidase (EC 1.3.2.3) und Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (EC 2.4.2.8). Die Enzymkinetik, Regulation und Inhibition dieser Enzyme werden detailliert beschrieben.
Welche Bedingungen wurden in der Untersuchung der AMP-Desaminase berücksichtigt?
Die Umsatzrate der AMP-Desaminase wurde unter verschiedenen Bedingungen untersucht, darunter unter dem Einfluss verschiedener Inhibitoren, unter hypoxischen Bedingungen und im Hinblick auf die Purin-de-novo-Synthese. Der myokardiale Nukleotid- und Nukleosidgehalt nach Ischämie wurde ebenfalls analysiert.
Welche spezifischen Fragestellungen wurden bearbeitet?
Die Arbeit untersucht die Abschätzung der Umsatzrate der AMP-Desaminase unter verschiedenen Bedingungen (inkl. Einfluss von Inhibitoren wie EHNA, Allopurinol, GP 3521 und Coformycin), den Einfluss der Purin-de-novo-Synthese, die Hemmbarkeit der AMP-Desaminase im myokardialen Gewebeextrakt, den myokardialen Nukleotid- und Nukleosidgehalt nach Ischämie und die Zellpermeabilität von Kardiomyozyten.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
AMP-Desaminase, Meerschweinchenherz, Purinstoffwechsel, Enzymkinetik, Inhibitoren, Hypoxie, Ischämie, Nukleotide, Nukleoside, HPLC, Kardiomyozyten, Langendorff-Perfusion.
Welche Modelle wurden für die Experimente verwendet?
Die Experimente wurden an isolierten Meerschweinchenherzen mittels Langendorff-Perfusion und an isolierten Kardiomyozyten durchgeführt.
Wie wurde der myokardiale Nukleotid- und Nukleosidgehalt bestimmt?
Der myokardiale Nukleotid- und Nukleosidgehalt wurde mittels HPLC nach geeigneter Probenaufbereitung bestimmt.
- Arbeit zitieren
- Se-Chan Kim (Autor:in), 2003, Die Umsatzrate der AMP-Desaminase im Meerschweinchenherzen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/19300