WWW.BOOK.DISLIB.INFO
FREE ELECTRONIC LIBRARY - Books, dissertations, abstract
 
<< HOME
CONTACTS



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |

«DISSERTATION Prüfung der parenteralen und enteralen Bioverfügbarkeit von reduziertem Nicotinamid-adenin-dinucleotid (NADH) im ZNS der ...»

-- [ Page 1 ] --

Aus dem Institut für Pharmakologie

der Medizinischen Fakultät Charité – Universitätsmedizin Berlin

DISSERTATION

Prüfung der parenteralen und enteralen Bioverfügbarkeit

von reduziertem Nicotinamid-adenin-dinucleotid (NADH) im ZNS

der narkotisierten Ratte mittels

Laser-induzierter Fluoreszenzspektroskopie

zur Erlangung des akademischen Grades

Doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät

Charité – Universitätsmedizin Berlin von Mike-Percy Hentschke aus Moskau Gutachter: 1. Prof. Dr. med. R. Morgenstern

2. Priv.-Doz. Dr. U. Schmitt

3. Priv.-Doz. Dr. med. A. Rex Datum der Promotion: 19.03.2010 GLIEDERUNG 3 Seite

1. Einleitung 5

1.1. Historie 5

1.2. Die Pyridinnucleotide 6

1.3. Biochemische Bedeutung von NADH 7

1.4. NADH-Charakteristik 11

1.5. Fluoreszenz 12

1.6. Klinisch-chemische Analysen mit NADH 15

1.7. NADH-Bestimmungsmethoden 16

1.8. NADH in der Pathogenese und Therapie – vermutete klinische Wirkungen 21 1.8.1. NADH und das Parkinson-Syndrom 22 1.8.2. NADH und DNA-Reparatur 24 1.8.3. NADH und Apoptose 24 1.8.4. NADH und Depression 25 1.8.5. NADH und Blutdruckregulation 26 1.8.6. NADH und Chronisches Ermüdungssyndrom 26 1.8.7. NADH und Muskelleistung 27 1.8.8. NADH und Wellness-Drugs 28

2. Aufgabenstellung 29

3. Material und Methoden 30

3.1. Tiermaterial 30

3.2. Verwendete Substanzen 31

3.3. Techni

–  –  –

1. EINLEITUNG

1.1. HISTORIE Nicotinamidnukleotide zählen zu den erstbeschriebenen Coenzymen. HARDEN und YOUNG fanden 1904, dass der Hefepresssaft nach BUCHNER in zwei Bestandteile getrennt werden kann, in eine nicht dialysierbare Fraktion - Zymase genannt - die die Enzyme enthielt und in eine wasserlösliche, hitzestabile Fraktion, die Cozymase.

Strukturanalysen von Cozymase, welche besonders durch VON EULER et al. 1931 durchgeführt wurden, zeigten, dass dieses Molekül strukturell mit Adenosinmonophosphat vergesellschaftet ist. Die weitere Untersuchung der Cozymasestruktur wurde durch die Forschungen von WARBURG und CHRISTIAN vorangetrieben, die 1934 in Säugetiererythrozyten aus Pferdeblut einen dialysierbaren Kofaktor für die aerobe Oxidation von Glucose-6-phosphat lokalisierten. Die Wissenschaftler zeigten, dass dieses Coenzym aus 1 mol Adenin, 1 mol Nicotinamid, 2 mol Pentose (D-Ribose) und 3 mol anorganischem Phosphat besteht. Sehr bald erwies es sich, dass die Cozymase und das Coenzym von WARBURG chemisch eng verwandt sind. Die Cozymase enthält zwei Phosphate, während das Coenzym von WARBURG und CHRISTIAN drei Phosphate im Molekül besitzt [RAPOPORT, 1975]. Wie später gezeigt werden konnte, ist Cozymase ein Dinucleotid, in dem Nicotinamid und Adenin jeweils über Ribose an Pyrophosphorsäure gebunden vorliegt.

Das Coenzym wird nach neuer Terminologie als Nicotinamid-adenin-dinucleotid (NAD+) bezeichnet, obwohl ältere Begriffe wie Coenzym I (Co I) oder Diphosphopyridinnucleotid (DPN) noch gelegentlich verwendet werden. Das von WARBURG und CHRISTIAN 1934 isolierte Coenzym unterscheidet sich von NAD+ nur durch ein zusätzliches, an der C-2 Hydroxylgruppe der Ribosehälfte des Adenin verestertes Phosphat. Dieses Coenzym wird Nicotinamid-adenin-dinucleotid-phosphat (NADP+), bzw. in der älteren Literatur Coenzym II oder Triphosphopyridinnucleoid (TPN) genannt. Die Biosynthese von NAD+ und NADP+ erfolgt im Säugetier aus Nicotinamid oder Nicotinsäure (Niacin). Ein Mangel dieser Vorläufer führt beim Menschen zum Krankheitsbild der Pellagra [MAHLER, CORDES, 1971].

Bereits seit dem 18. Jahrhundert ist die Pellagra (ital.: pelle agra = raue Haut) bekannt.

6 EINLEITUNG 1915 wurde die Pellagra von GOLDBERGER als eine Mangelkrankheit erkannt, welche durch entsprechende Ernährung (Leber, rohes Fleisch, Hefe) beseitigt werden kann.

1937 isolierte ELVEHJEM aus Leber einen bei Pellagra wirksamen Faktor (PP-Faktor, von Pellagra praeventium) und identifizierte ihn als Nicotinsäureamid [AUTERHOFF, 1994].

Normalerweise werden über 60% des Nicotinamidbedarfs aus dem Tryptophanstoffwechsel gedeckt. Der weitere Bedarf muss als Nicotinamid oder Nicotinsäure dem Organismus zugeführt werden. 60 mg Tryptophan werden zu etwa 1 mg Nicotinamid verstoffwechselt [FORTH, HENSCHLER, 1996].

NAD+ NADP+ und sind in viele Redoxreaktionen involviert, welche durch

Dehydrogenasen katalysiert werden. Nachfolgend eine typische, durch die Alkoholdehydrogenase katalysierte Reaktion:

–  –  –

1.2. DIE PYRIDINNUCLEOTIDE Im Allgemeinen katalysieren Dehydrogenasen die Wasserstoffübertragung von Substraten auf einen spezifischen Wasserstoffakzeptor, den man als zweites Substrat oder als Coenzym betrachten kann. Für die meisten wasserstoffübertragenden Enzyme wirken zwei Dinucleotide als Coenzyme, und zwar das Nicotinsäureamid-adenindinucleotid (NAD+) oder das Nicotinsäureamid-adenin-dinucleotid-phosphat (NADP+).

Einer 1982 erschienen Analyse von WHITE zufolge benötigen von 2123 in der „ENZYME NOMENCLATURE“ (1979) erfassten Enzymen 1097, d.h. 51,7%, ein Coenzym. Die Klasse der Oxidoreduktasen umfasst 554 Enzyme. Davon bedürfen 422 ein Coenzym. Bei 349 Enzymen ist dies das NAD+ oder NADP+. Berechnet über alle Enzymklassen sind NAD+ oder NADP bei 360 der 2123 erfassten Enzyme, d.h. bei 17 %, als Coenzym wirksam.





Diese Zahlen charakterisieren die zentrale Rolle von NAD+ und NADP+ im Stoffwechsel [V. BRUCHHAUSEN, EBEL, 1993].

Diese Coenzyme werden aufgrund der Tatsache, dass sie Abkömmlinge des Pyridin enthalten und ihrer chemischen Natur nach Nucleotide, also Grundbausteine der Nukleinsäure sind, als Pyridinnucleotide zusammengefasst.

EINLEITUNG 7 Pyridinnucleotide können reversibel Wasserstoffatome aufnehmen. In dieser Fähigkeit liegt ihre Coenzymfunktion bei der Wasserstoffübertragung begründet. In der dehydrierten Form liegt der Stickstoff als Pyridiniumkation vor. Bei der Wasserstoffaufnahme wird der Pyridinring reduziert, sodass er nur noch zwei Doppelbindungen enthält. Der Stickstoff verliert seine positive Ladung. Gleichzeitig wird ein Wasserstoffion frei. Mit der Hydrierung wird die aromatische Natur des Ringes aufgehoben, was die Lichtabsorption in charakteristischer Weise ändert. So hat das Dihydropyridinsystem eine spezifische Lichtabsorption mit einem Maximum bei λ=340 nm, während das Pyridinsystem in diesem Wellenlängenbereich kaum Absorption zeigt. Beide Pyridinnucleotide weisen jedoch eine auf das Adenin zurückzuführende Lichtabsorption bei λ=260 nm auf, welche sich beim Hydrierungsvorgang nur gering ändert [V.

BRUCHHAUSEN, EBEL, 1993].

–  –  –

Extinktionskoeffizienten der Nicotinamid-adenin-dinucleotide [ZIEGENHORN, SENN, Tabelle 1 BÜCHER, 1976]

1.3. BIOCHEMISCHE BEDEUTUNG VON NADH

Die für die vielfältigen Funktionen der Zelle benötigte Energie stammt aus den vom Organismus aufgenommenen Nährstoffen. Diese muss biochemisch in eine zellulär nutzbare Form transferiert werden. Im Rahmen des Zwischenstoffwechsels erfolgt die Gewinnung von Energie durch Umwandlung organischer Stoffe und Aufbau von Adenosintriphosphat (ATP).

8 EINLEITUNG Glucose und Fettsäuren stellen hier wichtige Energielieferanten dar. Ihr oxidativer Abbau liefert vor allem den in den Mitochondrien für die Atmungskette und damit für die daran gekoppelte Synthese von ATP erforderlichen Substratwasserstoff in Form von NADH bzw. FADH2.

Der Substratkatabolismus wird im Wesentlichen in drei große Teilabschnitte unterteilt [ALBERTS et al., 1995].

I. Aufspaltung der makromolekularen Nahrungsbestandteile: Kohlenhydrate zu Glukose, Proteine zu Aminosäuren, Fette zu Fettsäuren und Glyzerol.

II. Umwandlung dieser Bestandteile in Pyruvat und Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA).

III. Vollständige Oxidation von Acetyl-CoA zu H2O und CO2 unter gleichzeitiger Bildung von ATP, NADH und Wärme.

In der im Cytosol ablaufenden Glykolyse entsteht zunächst bei aerobem Abbau Pyruvat und hieraus durch oxidative Decarboxylierung Acetyl-CoA. Dieses wird im Citratzyklus weiter zu Kohlendioxid abgebaut und der gewonnene Substratwasserstoff gesammelt.

In der Glykolyse wird auch ein geringer Anteil des gesamten ATP durch Substratkettenphosphorylierung erzeugt.

Die erste Stufe des Fettsäureabbaus (die ß-Oxidation in den Mitochondrien) liefert Substratwasserstoff und Acetyl-CoA, das, wie oben bereits geschildert, im Citratzyklus weiter zerlegt wird.

Ort des zellulären Energietransfers sind die Mitochondrien, denen somit eine Schlüsselfunktion für die eukaryotische Zelle zukommt.

Dabei beginnt der mitochondriale Elektronentransport im Citratzyklus mit der Gewinnung energiereicher Elektronen. Die eigentliche Atmungskette (Elektronentransportkette) besteht aus vier Multiproteinenzymen. Durch einen fünften Komplex, die ATPSynthase, wird das oxidative Phosphorylierungssystem vervollständigt. Hier werden über 95 % des körpereigenen ATP gebildet. Die Summenformel der mitochondrialen

oxidativen Phosphorylierung lautet:

NADH + H+ + 3 ADP + 3 Pi + ½ O 2 NAD+ + 3 ATP + H2O.EINLEITUNG 9

Im Detail werden in vier Oxidations-Reduktions-Reaktionen drei Elektronenpaare auf die oxidierte Form des NAD+ und ein Paar auf die oxidierte Form des Flavin-adenindinucleotids (FAD+) übertragen. Diese in ihren reduzierten Formen (NADH und FADH2) energiereichen Elektronenakzeptoren werden wieder regeneriert, wenn sie ihre Elektronen an die Atmungskette in der inneren Mitochondrienmembran weitergeben.

NADH gibt seine Elektronen dabei infolge von Zufallszusammenstößen an membrangebundene Proteine ab. FADH als Bestandteil der inneren Membran gibt seine Elektronen direkt an die Atmungskette weiter. Bei dieser Übertragung verlieren die Elektronen die aufgrund des hohen Redoxpotentials in Bezug auf den molekularen Sauerstoff vorhandene Energie, die nun unter Schaffung eines Protonengradienten die oxidative Phosphorylierung antreiben kann. Bereits 1961 konnte MITCHELL mit ihrer chemo-osmotischen Hypothese die Kopplung von Atmung und ATP-Synthese hinreichend erklären. Sie postulierten, dass die ‘Freie Enthalpie des Elektronentransports dadurch gespeichert wird, dass Protonen aus der mitochondrialen Matrix in den Intermembranraum transloziert (gepumpt) werden und dadurch ein elektrochemischer Gradient über der inneren Mitochondrienmembran erzeugt wird. Das elektrochemische Potential des Gradienten wird dann zur Synthese von Adenosintriphosphat (ATP) herangezogen’ [MITCHELL, 1961].

Das oxidative Phosphorylierungssystem setzt sich aus fünf Enzymkomplexen mit mehreren Proteinuntereinheiten zusammen. Dieses Enzymsystem ist in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert und katalysiert die terminalen Reaktionsschritte im sauerstoffabhängigen (aeroben) Energiestoffwechsel. So genannte Reduktionsäquivalente gelangen von NADH, das vor allem im Citratzyklus, bei der oxidativen Decarboxylierung von Pyruvat und bei der ß-Oxidation der Fettsäuren gebildet wird, durch den Komplex I (NADH:Ubichinon Oxidoreduktase) in den Ubichinon-Pool (Q, QH2).

Über eine Elektronentransportkette, die aus zwei Transportmolekülen (Ubichinon, QH2, und Cytochrom c, Cyt c) sowie den Redox -Zentren der Komplexe I, III (Cytochrom b) und IV (Cytochrom-c-Oxidase) besteht, werden die Elektronen auf molekularen Sauerstoff übertragen [DE DUVE, 1992]. So werden die Elektronen im Verlaufe ihrer Transportstrecke entlang der Atmungskette bis zum niedrigsten Energieniveau, d.h.

Sauerstoff, heruntertransportiert und geben ihre Energie ab [ALBERTS et al., 1995].

10 EINLEITUNG

–  –  –

Abbildung 1 Energiefreisetzung innerhalb der Atmungskette [RAPOPORT, 1975] Sauerstoff reagiert sofort mit dem aus der Gleichgewichtsdissoziation stammenden, ständig vorhandenen H+ zu Wasser H2O. Dadurch sinkt die H+- Konzentration im Matrix-Raum des Mitochondriums, wodurch die Ausbildung des Gradienten, neben dem oben beschriebenen Mechanismus, zusätzlich verstärkt wird. Die bei dieser kontrollierten Knallgasreaktion freiwerdende Energie wird von Teilen der Atmungskette dazu benutzt, Protonen aus der Matrix in den Intermembranraum der Mitochondrien zu transportieren, sodass sich ein Membranpotential über der inneren Mitochondrienmembran ausbilden kann. Der Komplex V (ATP-Synthase) der Atmungskette kann den entstandenen Protonengradienten dazu benutzten, aus ADP und Phosphat ATP zu synthetisieren.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |


Similar works:

«Der Effekt von Furosemid auf die Proliferation von Alveolarepithelzellen Benjamin Walter Ackermann Aus der Kinderklinik und Kinderpoliklinik im Dr. von Haunerschen Kinderspital der Ludwig-Maximilians-Universität München Direktor: Prof. Dr. Dr. C. Klein Der Effekt von Furosemid auf die Proliferation von Alveolarepithelzellen Dissertation zum Erwerb des Doktorgrades der Medizin an der Medizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität zu München vorgelegt von Benjamin Walter...»

«Aus der Klinik für Anästhesie und Intensivtherapie Direktor der Klinik: Prof. Dr. med. H. Wulf des Fachbereichs Medizin der Philipps-Universität Marburg in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH, Standort Marburg Auswirkung einer optimierten medikamentösen Prämedikation auf das postoperative Befinden Ergänzung einer anxiolytischen Prämedikation durch eine analgetische (COX-2-Inhibitor), antiphlogistische (Dexamethason) sowie antiemetische Komponente...»

«Frühes menschliches Leben zwischen Identität und Interessen Jeff McMahan, The Ethics of Killing. Problems at the Margins of Life, OUP 2002 Es sind vor allem drei Bereiche von Handlungskonflikten, die eine „Ethik des Tötens“, also Überlegungen zur möglichen Rechtfertigung des Tötens, erforderlich machen. In die Medizinethik fallen zwei von ihnen: Rechtfertigungen mit Bezug auf den zweifelhaften moralischen Status menschlicher Lebewesen, wie vor allem am Beginn des Lebens, und...»

«CURRICULUM VITAE JÜRG C. STREULI, MD, PHD, MAS NEUMARKT 25, 8001 ZÜRICH SWITZERLAND Work: +41 44 266 34 81 / + 41 44 634 83 71 Mail: juerg.streuli@kispi.uzh.ch or streuli@ethik.uzh.ch WORKING EXPERIENCE 2015/07-present Senior physician (Oberarzt) in Pediatric Palliative Care, University Children's Hospital, Zurich, Switzerland (at 50%) 2015/01-present Senior Assistant, Institute of Biomedical Ethics, University of Zurich, Switzerland (at 50%) 2012/08-2015/06 Fellowship Pediatric Services,...»

«Originally published as: Beyerlein, A., Rückinger, S., Toschke, A.M., Schaffrath Rosario, A., Von Kries, R. Is low birth weight in the causal pathway of the association between maternal smoking in pregnancy and higher BMI in the offspring? (2011) European Journal of Epidemiology, 26 (5), pp. 413-420. DOI: 10.1007/s10654-011-9560-y This is an author manuscript. The definitive version is available at: http://www.springerlink.com/ Is low birth weight in the causal pathway of the association...»

«SQL.....................................BACKUP EXEC 15: PROTECTING MICROSOFT TECHNICAL BRIEF: Backup Exec 15: Protecting Microsoft SQL Who should read this paper Technical White Papers are designed to introduce IT professionals to key technologies and technical concepts that are associated with the Symantec Backup and Recovery product family. The information within a Technical White Paper provides valuable information to aid with the design and...»

«Osteopathie und Evidenz basierte Medizin Analyse von Studien zur Wirksamkeit von Osteopathie bei der Behandlung von Rückenschmerzen MASTER THESIS ZUR ERLANGUNG DES GRADES MASTER OF SCIENCE IN OSTEOPATHIE an der DONAU-UNIVERSITÄT KREMS niedergelegt an der WIENER SCHULE FÜR OSTEOPATHIE im Dezember 2009 von Anja Richter Anja Richter ∗ Huttenstrasse 40 ∗ CH-8006 Zürich ∗ praxis@osteosana.com Eidesstattliche Erklärung Hiermit versichere ich, die vorgelegte Masterthese selbst verfasst zu...»

«Schwerpunkt Beltz Juventa. Pflege & Gesellschaft 20. Jg. 2015 H.4 Sabine Ursula Nover, Erika Sirsch, Beatrix Doettlinger, Birgit Panke-Kochinke What’s going on? Methodologische Fragen zum Verstehen von Menschen mit Demenz in der Versorgungsforschung What’s going on? Methodological issues for understanding people with dementia in healthcare research Support of the autonomy for people with dementia is essential to increase their quality of life. By knowing the needs as well as the resources...»

«Originally published as: Kühn, M., Förster, A., Großmann, J., Lillie, J., Pilz, P., Reinicke, K. M., Schäfer, D., Tesmer, M., CLEAN Partners (2013): The Altmark Natural Gas Field is prepared for the Enhanced Gas Recovery Pilot Test with CO2. Energy Procedia, 37, 6777-6785 DOI: 10.1016/j.egypro.2013.06.611 Available online at www.sciencedirect.com Energy Procedia 37 (2013) 6777 – 6785 GHGT-11 The Altmark Natural Gas Field is prepared for the Enhanced Gas Recovery Pilot Test with CO2 Kühn,...»

«Gesnerus 69/1 (2012) 95–109 Ärztliche Zeugnisse auf dem medizinischen Markt. Professionalisierte Zeugenschaft im wachsenden Verwaltungsapparat des frühen 19. Jahrhunderts Lina Gafner Summary This article deals with medical certificates issued by the physician Cäsar Adolf Bloesch (1804–1863) from Biel/Bienne. It aims at examining this service as a part of the medical market in the early nineteenth century. Firstly, it focuses on four administrative procedures which show how the...»





 
<<  HOME   |    CONTACTS
2016 www.book.dislib.info - Free e-library - Books, dissertations, abstract

Materials of this site are available for review, all rights belong to their respective owners.
If you do not agree with the fact that your material is placed on this site, please, email us, we will within 1-2 business days delete him.