Zellstoffwechsel

Physiologsche Profile zur Medikamententwicklung
und Charakterisierung transgener Tiere

Transgene Tiere werden vielfach als Modelle in der pharmakologischen Forschung eingesetzt. Da gezielte Eingriffe ins Genom komplexe Änderungen und Kompensationen im Tier auslösen können, ist es von großer Bedeutung, die Physiologie der transgenen Tiere zu kennen. Auf molekularer Ebene präsentieren sich solche Veränderungen oftmals in der katalytischen Kapazität von Enzymen. Profile von Umsatz-limitierenden Enzymen können wichtige Informationen liefern, welche Zellen oder Gewebe ein geändertes Leistungsspektrum aufweisen. Solche Informationen stellen auch für die Pathophysiologie oder für die Entwicklung neuer Medikamente wichtige Entscheidungskriterien dar.

Die physiologischen Kapazitäten der verschiedenen Stoffwechselwege werden durch Messungen der maximalen katalytischen Aktivitäten von Schlüssel-Enzymen bestimmt (maximale Geschwindigkeit, Vmax unter Standardbedingungen). Ergänzend können Metabolitkonzentrationen gemessen werden.
Folgend sind Vorschläge für metabolische Profile aufgeführt. Sie erhalten eine ausführliches Protokoll der Messung und unsere physiologische Interpretation der Daten. Wir empfehlen Vergleichsuntersuchungen an unbelasteten Organismen.

Profil der katabolischen Kapazität

Katabolische Prozesse sind essenziell für die Energielieferung in Form von ATP. Dieses Profil analysiert die Hauptwege der ATP-Produktion.

Profil der anabolischen Kapazität

Die Synthese komplexer Moleküle ist das wesentliche Merkmal des Anabolismus. Dieses Profil bietet einen kompakten Blick auf die Synthese von Kohlenhydraten.

Profil von Makromolekülen und zentralen Metaboliten

Metabolitkonzentrationen zeigen die echte stationäre Situation des Gewebestoffwechsels. Schnelles Einfrieren des Gewebes ist notwendig, um die Daten physiologisch interpretieren zu können. Dieses Profil stellt die chemische Zusammensetzung des Gewebes dar und kann Defekte des Stoffwechsels visualisieren (z.B. Übergewicht, Diabetes, Tumore, Muskelermüdung).

Profil des zellulären Oxidationsschutzes

Der Sauerstoff-abhängige Stoffwechsel produziert auch reaktive Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS), deren Detoxifikation lebensnotwendig ist. Dieses Profil analysiert die Enzyme, die an der Detoxifikation beteiligt sind.

Profil von Shuttle-Systemen

Bestimmte Metaboliten werden innerhalb von Zellen durch enzymatische Shuttle-Systeme transportiert. Die Maximalaktivitäten der beteiligten Isoenzyme werden gemessen.

Profil der essentiellen Aminosäuren in Tierfutter und Nahrungsmitteln

Proteine bestehen aus Aminosäuren mit artspezifischer Zusammensetzung. Die meisten Tiere, auch der Mensch, müssen 50% der Aminosäuren mit der Nahrung aufnehmen (essentielle Aminosäuren). Zu diesen Aminosäuren zählen auch die aromatischen Aminosäuren, die oftmals in Tierfutter oder auch in Nahrungsmittel unterrepräsentiert sind. Besonders während des Wachstums ist eine ausgewogene Proteinnahrung, die das artspezifische Aminosäuregleichgewicht berücksichtigt, wichtig. In der Viehwirtschaft kann eine an die Art und Wachstum angepasste Protein-Ernährung, die den Bedarf an essentiellen Aminosäuren berücksichtigt, auch für eine reduzierte Stickstoff-Exkretion sorgen.

Für kundenspezifische Profile kontaktieren Sie: metabolism@amplab.de