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Articles by Ilana Nissim in JoVE
JoVE General
개발하고 성인 단계에서 중개 신진 대사 플럭스 안정 원소 프로파일 Caenorhabditis 엘레간스
1Department of Pediatrics, The Children's Hospital of Philadelphia, 2Department of Pediatrics, University of Pennsylvania
중간 신진 대사 유량의 가스 크로마 토그래피 질량 spectrometric 분석하여 안정 원소 프로파일은 선충류에 설명되어 있습니다
Other articles by Ilana Nissim on PubMed
Perfused 간에서 Agmatine에 의해 합성 우 레 아의 레 귤 레이 션: 15n와 연구
아르기닌 또는 높은-단백질 다이어트의 N-acetylglutamate (바가지) 간장 내용과 우 레 아의 합성을 증가 시킵니다. 그러나, 기본 메커니즘을 알 수 있다. 우리는 agmatine, 아르기닌, 대사 산물 잔소리 합성을 자극 수 있습니다 가설 탐험 및, 따라서, 우 레 아 합성. 우리는 간 관류 시스템 1 결정을이 가설을 테스트) [guanidino-15N2] l-아르기닌 agmatine, 산화 질소 (NO) 또는 우 레 아; 대사 2) 간장 통풍 관에 perfusate agmatine 및 대사; N 간장에 미치는 작용 고 3) 아르기닌, agmatine, 또는 NO 잔소리 합성과 간 끼얹는다에 ureagenesis 조절에 역할 15N 표시 된 글루타민 및 레이블이 없는 암모니아 또는 15NH4Cl 및 레이블이 없는 글루타민. 우리의 주요 연구 결과 1) [guanidino 15N2] agmatine perfusate [guanidino-15N2] l-아르기닌에서 간에서 형성 (간장 agmatine의 약 90%는 perfusate 아르기닌에서 파생 됨); 크게 15N 라는 잔소리와 15N 표시 된 암모니아 또는 글루타민; [15N] 우 레 아의 합성을 자극 하는 agmatine와 perfusions 2) 고 3) 간장 agmatine의 증가 수준을 증가 수준 및 합성 15N 라는 잔소리와 [15N] 우 레 아와 강한 상관 관계가. 이러한 데이터 보조 물질 대사의 선된 오류 또는 간 질환 여부를 포괄 방해 ureagenesis의 치료에 대 한 agmatine의 사용 가능한 치료 전략을 제안 합니다.
격리 된 쥐 독도에 신 자극 인슐린 분 비와 글루타민 대사의 규정
조미료 효소 (GDH) (신 및 ADP) 긍정 및 부정적인 (GTP와 ATP) allosteric 요인에 의해 규제 됩니다. 우리는 베타 세포의 인산 염 잠재력 신 자극의 감도 조절 가설을 세웠다. Perifused 쥐 독도 포도 당 소모를 다음에서 신 자극 인슐린 분 비를 측정 하 여 고 [2-(15) N]의 질소 유량을 추적 하 여 이러한 예측 테스트 글루타민 안정 동위 원소 기법을 사용 하 여. 신 자극의 감도 긴 시간 (120 분) 에너지 고갈에 의해 강화 하 고 포도 당 전처리에 의해 저해. 50 분 포도 당 소모, 신, 아니 알파 ketoisocaproate 제한 후 인슐린 릴리스를 자극 하지 못했습니다. 신 베타 세포 감도 따라서 GDH 활성화 기능이 될 것을 제안. 신 3-fold 인슐린 출시 발생 하는 동안 컨트롤에 비해 GDH 통해 유량을 증가 했다. 높은 포도 당 glutaminase와 GDH를 통해 유량을 저해 하 고 신이이 저해를 재정의 하지 못했습니다. 이러한 결과 명확 하 게 그 신 glutaminolysis glutaminase 및 GDH 활성화를 통해 보강 하 여 인슐린의 분 비를 유도 보여. 포도 당 함으로써 GDH와 glutaminase를 통해 유량을 감소 하 고 ADP와 p(i)에 ATP와 GTP의 비율을 올리는 여 신 베타 셀 감도 제어 합니다. 이러한 메커니즘을 아이 들에 있는 GDH의 돌연변이로 인 한 저 혈당에 대 한 설명 제공.
Pentylenetetrazole 치료에 따라 뇌 아미노산의 대사입니다
Pentylenetetrazole (PTZ)의 효과 생쥐에서 뇌 아미노산 대사에는 공부 했다. 이 convulsant의 아미노산, 개 농도 변경 하지 않은 있지만 총 (14N + 15N) 개 [신] 컨트롤과 [조미료] 초과 치료 동물 또한 뇌 질소 대사의 추적기를 역임 [15N] 신 주사를 받으면 고 [aspartate] 했다 [15N] 조미료와 [2-15N] 글루타민의 개 농도 제어, 보다는 더 적은 했다. 이러한 데이터 [15N] 신의 큰 호응을 얻 었은 것이 좋습니다 하지만 감소 된 실험 쥐에 조미료 하 신 transamination. 증가 뇌 [신]과 관련 된 했다, [15N] 신 연구와 달리 [15N] 알라닌의 관리 수준의 알라닌, 조미료 또는 글루타민을 변경 하지 않았다. 그러나, 레이블 [2-15N] 글루타민에 훨씬 더 쉽게 [15N] 신을 보다 [15N] 알라닌과 전조 [2-15N] 글루타민에 농축의 비율으로 출연 / [15N] 알라닌 [2-15N] 글루타민의 그것 보다 훨씬 높았다 / [15N] 신, 뇌 글루타민 합성의 기본 사이트 이다에서 알라닌의 특혜 대사와 호환 되는 찾기. 우리 결론 PTZ 치료 신 등 선택 된 아미노산 통풍 관을 선호 하지만 또한 측 쇄 사슬 아미노산 transaminase 통해 조미료를 양보 하 신 transamination 감소 한다. PTZ 치료 2-keto-isocaproate (KIC), 신, 신을 형성 하 고 조미료를 사용 ketoacid의 "반대" transamination을 부탁 수 있습니다. 이러한 프로세스의 결과 쉽게 경련 활동 하는 동안 뉴런에서 발표 되는 조미료의 처분에 더 많은 두뇌 사용 될 수 있습니다.
우 레 아 합성 용 Aspartate 질소 가구에 조미료 효소 반응의 역할: 15n로 간 Perfused 쥐에서에서 연구
현재의 연구 확인 하도록 설계 되었습니다: (i) 알파-ketoglutarate aspartate;에 비치 하는 미토 콘 드 리아 조미료 및 그것의 transamination에 조미료 효소 반응을 통해 reductive amination의 역할 (carbamoyl 인산 염 및 aspartate N perfusate 15NH4Cl, 글루타민 [2-15N] 또는 [5-15N] 글루타민의 상대 법인 ii) 고 함으로써, [15N] 우 레 아 isotopomers; 그리고 (iii) 범위는 perfusate [15N]에 aspartate 간 차지 고 [15N] 우 레 아에 통합. 아미노산 및 암모니아 농도 생체 조건, 글루타민, 암모니아 또는 aspartate에만 15N 레이블와 유사한 생리 적 혼합물이 포함 된 간 관류 시스템을 사용 했습니다. 결과 아미노산의 생리 적 혼합 perfusions에 약 45와 총 요소 N 출력의 30%에서 파생 된 perfusate 암모니아와 글루타민 N 각각 보여 줍니다. Carbamoyl 인산 염 합성에 대 한 활용 하는 암모니아의 약 2/3는 perfusate 암모니아와 글루타민에서 3 분의 1에서 유래 했다. Perfusate [2-15N] 글루타민, 글루타민 [5-15N] 또는 [15N] aspartate 24, 10 및 간장 aspartate N 풀의 각각 10%를 제공 하는 반면 perfusate 15NH4Cl 제공한 약 aspartate N의 37% 우 레 아 합성, 보조 순 [15N] 산 염 산 염 효소 반응을 통해 형성에 대 한 활용. 결과 알파 ketoglutarate reductive amination를 통해 형성 된 미토 콘 드 리아 조미료 다음 프로세스에 의해 암모니아 해독에 핵심적인 역할을 할 수 있습니다는 것이 좋습니다: (i) ureagenesis; aspartate N 가구 (ii) 초과 암모니아;에 대 한 폐품으로 봉사 그리고 (iii) N-acetylglutamate의 합성에 대 한 미토 콘 드리 아 [조미료]의 가용성 향상. 또한, 현재 결과 aspartate 미토 콘 드 리아 aspartate aminotransferase 반응을 통해 형성 cytosolic argininosuccinate의 합성에 중요 한 역할을 재생할 수 있습니다 것이 좋습니다.
인슐린 분 비에 글루타민의 신호 역할입니다
베타 세포 ATP에 민감한 칼륨의 기능 돌연변이의 열성 손실로 인해 저 혈당을 가진 아이 (K(ATP)) 채널 단백질 먹이에 대 한 응답에서 저 혈당을 개발할 수 있습니다. 인슐린 분 비의 K(ATP) 채널 종속 통로 결함이 있기 때문에 우리 가설 그 아미노산이 알 수 없는 메커니즘에 의해 인슐린 분 비를 자극 수 있습니다. 우리는 따라서 인슐린 분 비 및 정상과 sulfonylurea 수용 체 1 마네에서 독도에서 세포내 칼슘 아미노산의 효과 조사 (SUR1-/-) 마우스. SUR1/마우스 euglycemic는, 비록 그들의 독도 인간의 유전자 결함의 연구에 대 한 적합 한 모델 이라고 여겨진다. SUR1/독도, 하지 정상적인 독도 하지만 인슐린을 아미노산 혼합물 램프에 대 한 응답에서을 발표 했다. 글루타민은 생략 하면 아미노산이이 응답 60% 감소 했다. SUR1/독도 의해 인슐린 릴리스는 또한 혼자 글루타민의 진입로 의해 자극 됩니다. 글루타민은 신 또는 디 메 틸 산 염 보다 더 강력 합니다. 기저 세포내 칼슘 SUR1/독도에 상승 된 되었고 더욱 증가 하 여 글루타민. 정상적인 독도에서 메티오닌 sulfoximine, 글루타민 합성 억제제 포도 당 진입로에 대 한 응답에서 인슐린 방출 억제. 이 저해 글루타민 또는 6-diazo-5-oxo-l-norleucine, 비 metabolizable 글루타민 아날로그 반전 했다. 높은 포도 당 글루타민 수준의 독도 두 배로. 포도 당 자극된 인슐린 분 비는 glutamate와 aspartate의 축적과 연관 된의 메티오닌 sulfoximine 저해. 우리는 글루타민 아미노산 및 포도 당 자극 인슐린 분 비에 신호 분자 및 그 베타 셀 depolarization 서 중요 한 역할을 한다 하 고 후속 세포내 칼슘 해발 고도이 글루타민 효과 발생에 필요한 가설.
Ketogenic 다이어트, 뇌 산 염 대사 및 발작 제어
우리가 간 질 조절에 ketogenic 다이어트 행동의 모드를 알 수 없습니다. 1 개의 가능성은 다이어트 뇌 처리 조미료, 주요 흥분 성의 신경 전달 물질 및 evoking 하 고 일으키게 영 속 가능한 요소를 변경 합니다. 우리는 양성 케 톤 시체 수 많은 조미료와 글루타민 탄소 30% 등등의 뇌 대사를 발견 했다. 또한 양성 케 톤 시체 신진 대사 틸 시트르산 합성 반응, oxaloacetate를 소모 하 고 그로 인하여 감소 aspartate, 통로 oxaloacetate 이다는 반응 물에 조미료의 transamination 프로세스에 제공 합니다. 상대적으로 더 많은 조미료 다음 증가 뇌 [GABA] 조미료 decarboxylase 반응에 이용하실 수 있습니다. 또한 ketosis 뇌 [GABA] 어느 명과 글루타민으로 변환 하는 아세테이트의 증가 뇌 대사 증가 합니다. GABA ergic 신경 세포는 쉽게 후자 아미노산 차지 하 고 GABA 전조로 그것을 사용 하 여. Ketosis 혈액-뇌 장벽에서 변경 된 아미노산 전송와 연결할 수도 있습니다. 특히, ketosis 혈액-뇌 장벽에 있는 전송기를 교환 피 신에 대 한 글루타민의 두뇌에서 출시를 부탁 수 있습니다. 뇌 글루타민 산 염에서 이다에서 형성, 신 경계에서 조미료의 석방을 선호 하 전체적인 효과 있을 것입니다.
뇌의 아미노산 요구와 독성: 신 예
글루탐산은 뇌의 중요 한 흥분 성의 신경 전달 합니다. 뇌 아미노산 처리의 두 가지 주요 목표는 글루탐산의 매우 낮은 intrasynaptic 농도 유지 하 고 시스템 합성 조미료는 전조에 제공도. Intrasynaptic 조미료 수준 신경 터미널에서 조미료의 출시에 따라 신호 대 잡음 비율을 최대화 하 고 excitotoxicity 취약 신경의 과도 한 glutamatergic 자극에 따른 위험을 최소화 하기 위해 낮은 유지 합니다. 뇌 신경 세포 신경 세포와 명과 견고 하 게 산화 하는 조미료의 일정 한 공급을 제공 해야 합니다. 측 쇄 사슬 아미노산이 (BCAAs), 특히 신,이 점에서 중요 한 역할을 재생합니다. 신 다른 아미노산 보다 더 빠르게 혈액에서 뇌에 입력. 뇌 모세 혈관에 가까운 근사치 인 이다 아마 신 대사의 초기 사이트는. 미토 콘 드 리아 측 쇄 사슬 aminotransferase 이러한 세포에서 매우 활성화 됩니다. 사실, 두뇌의 모든 알파 아미노 그룹의 50%를 30에서 glutamate와 글루타민 신 혼자에서 파생 됩니다. 이다 조미료를 사용 하 고 "버퍼링" 조미료의 농도가 증가할 경우에 대 한 메커니즘을 제공 하는 과정에서 cytosolic 분기 체인 aminotransferase 그 reaminates 신 일을 KIC는 뉴런을 동족 ketoacid [알파 ketoisocaproate (KIC)]을 출시. 메이플 시럽 소변 질환, 또는 선 천 성 측 쇄 사슬 ketoacid 효소 결핍, KIC와 다른 분기 체인 ketoacids의 두뇌 집중력 높일 수를 10-20-fold. 조미료와 뇌 글루타민, aspartate, 알라닌, 및 다른 아미노산의 농도에 따른 감소의 소모가 끈다. 에너지 물질 대사의 타협 aspartate malate 셔틀의 실패와 단백질 합성의 감소 속도입니다.
격리 된 미토 콘 드리 아 및 Perfused 쥐 간 Agmatine의 생 합성: 15N 셔 서 아르기닌과 연구
중요 하지만 해결 되지 않은 질문은 포유류 미토 콘 드리 아 ADC (아르기닌 decarboxylase) 반응에 의해 agmatine에 아르기닌을 대사 하는 여부. 아르기닌 15N 셔 서이 문제를 해결 하 고 쥐 간에서 가져온 격리 된 미토 콘 드리 아에서 ADC 반응을 통해 유량을 결정 하는 전조로 사용 되었다. 또한, 인슐린, 글 루카 곤 또는 ADC 반응을 통해 자 속에 캠프의 가능한 행동 검사 하 간 관류 시스템 사용 되었다. 미토 콘 드리 아 및 간 관류, 15N 셔 서 agmatine 외부 15N 셔 서 아르기닌에서 생성 되었습니다. 15N 셔 서 agmatine의 생산 시간 복용량에 종속 되었다. [U-15N4] 2mm 아르기닌에서 [U-15N4]의 시간-과정 agmatine 형성 최고의 29 pmol 약의 생산 속도와 한 상 지 수 곡선을 장착 했다 min(-1) x (protein)(-1) mg x. [Guanidino 15N2] 아르기닌의 증가 농도 (0-40 m m)와 실험을 보여준 46mm의 아르기닌을 위한 Michaelis 상수 Km 3.7 nmol의 Vmax x min(-1) x (ADC 반응을 통해 유량에 대 한 protein)(-1) mg. 깨진된 미토 콘 드리 아와 실험 Vmax 또는 Km 값, 제안 하는 미토 콘 드 리아 아르기닌 글귀 했다 관찰된 Vmax 또는 Km 값에 거의 영향에에서 작은 변화를 보였다. 간 관류 실험 시연 이상 방류 수 agmatine의 95%는 실험 조건에 관계 없이 perfusate [guanidino 15N2] 아르기닌에서 파생 되었다. 그러나, 15N 셔 서 agmatine의 출력 (nmol x min(-1) x g(-1))로 약 2-fold 증가 (P < 0.05) 캠프와 perfusions에. 현재의 연구 결과 미토 콘 드 리아 ADC 쥐 간에서 존재 하는 강력한 증거를 제공 하 고 캠프가이 통로 통해 유량을 자극 수 있습니다 것이 좋습니다.
요소 합성의 레 귤 레이 션 Mitochondrially 바운드 Arginase 역할: 연구 [U-15N4] 아르기닌과 미토 콘 드리 아, 고립 되 고 쥐 간 끼얹는다
현재 연구의 주요 목표는 미토 콘 드 리아 아르기닌 대사 N-acetylglutamate 및 요소 합성의 조절에 역할을 명료 했다. 우리 시트 룰 린, glutamate와 aspartate N acetylglutamate의 net 합성 용 ornithine을 제공 하 여 mitochondrially 바운드 arginase 증대 ureagenesis 통해 아르기닌 풀어 그 가설을 세웠다. [U-(15)N(4)] 아르기닌 아르기닌 풀어와 (15) N 요소 사이클의 다양 한 중간 대사 산물으로 통합 모니터링을 모델 시스템으로 전조와 격리 된 미토 콘 드리 아 또는 간 관류로 사용 되었다. 결과 총 미토 콘 드 리아 arginase 활동의 약 8%는 매트릭스에 있는 90%는 외부 멤브레인에 있습니다 나타냅니다. 격리 된 미토 콘 드리 아와 실험 (15) N 표시 된 ornithine, 조미료, N-acetylglutamate, 시트 룰 린와 aspartate 외부 [U-(15)N(4)] 아르기닌 풀어 약 60-70% 복구 되었다 보여주었다. (15) N 표시 된 대사 산물의 생산 시간 복용량에 종속 되었다. 간 관류, 요소 하나를 포함 하는 동안 (U(m+1)) 또는 두 (U(m+2)) (15) N perfusate [U-(15)N(4)] 아르기닌에서 생성 되었습니다. U(m+2)의 출력 3 및 전체 우 레 아, 매트릭스 arginase 활동 비율와 일치의 8% 사이 있었다. U(m+1) [(15) N] 미토 콘 드리 아 생산에 따라 형성 된 조미료 [alpha,delta-(15)N(2)] ornithine transamination [(15) N]에서 [(15) N] 조미료 aspartate. 후자는 cytosol 이송 하 고 argininosuccinate에 통합. 약 70, 75, 7, 그리고 간장 ornithine, 시트 룰 린, N-acetylglutamate와 aspartate, 5% 각각,에서 파생 된 perfusate [U-(15)N(4)] 아르기닌. 결과 intramitochondrial arginase 아마도 arginase II isozyme 가설을 입증할 가구 ornithine N-acetylglutamate, 시트 룰 린, aspartate의 net 합성에 의해 간장 ureagenesis 규정에 중요 한 역할을 재생할 수 있습니다.
뇌 아미노산 대사 Ketosis에 응답입니다
우리의 목표는 뇌 아미노산 대사 ketosis에 대 한 응답에서을 공부 했다. 기본 가설은 그 ketosis 뇌 아미노산 처리의 근본적인 변화에 연결 되 고이 변경 anti-epileptic ketogenic 다이어트 효과에 요소입니다. 특히, 우리 두뇌 양성 케 톤 시체 틸에 변환 하 고이 결과 시트르산 합성 반응을 통해 증가 플럭스 가설. 그 결과, oxaloacetate 사용 하 고 덜 aspartate aminotransferase 반응;을 사용할 수 따라서, 적은 조미료 aspartate 변환 되 고 상대적으로 더 많은 조미료 글루타민 합성 조미료 decarboxylase 반응에 사용할 수 있게 됩니다. 우리 개 aspartate의 농도 감소 하지만 틸의 농도 증가 ketosis의 마우스 모델에서 발견. 연구 13 C 없이 산 염과 글루타민 [1-(13) C] 포도 당 또는 [2-(13) C]에 전조로 아세테이트 ketotic 뇌 대사 상대적으로 적은 포도 당 그리고 상대적으로 더 많은 초 산을 보여주었다. Ketotic 쥐 관리 했다 때 초 산 및 질소 기증자 알라닌 등 신 그들은 글루타민과 GABA의 증가 개 농도 각 성. 이러한 연구 결과 가설 ketosis에는 틸의 큰 생산 고 저하 aspartate 생산 및 글루타민과 GABA의 잠재적으로 향상 된 합성 aspartate aminotransferase 반응의 평형에 따른 변경 지원.
Agmatine 자극 간장 지방산 산화: Ureagenesis의 업 레 귤 레이 션에 대 한 가능한 장치
우리가 이전에 간 관류 시스템에서 해당 agmatine 정의 되지 않은 메커니즘에 의해 N-acetylglutamate와 우 레 아의 합성으로 산소 소비 증가 시연. 이 연구에서 우리의 목표는 식별 된 장치를 마더보드에 agmatine에 의해 최대-조절 ureagenesis. 우리는 미토 콘 드 리아 지방산 산화의 agmatine 유도 자극 증가 산소 소비와 N-acetylglutamate와 우 레 아 합성을 결합 하는 가설을 세웠다. 우리 13 C 라는 지방산으로 사용 한 추적 프로그램 간 관류 시스템 또는 격리 된 미토 콘 드리 아에서 지방산 산화 및 없이 13 C 레이블이 틸 케 톤 시체, tricarboxylic 산 사이클 중간체, 아미노산, 및 N-acetylglutamate에 모니터링 하. [U-13 C 16] 물에는 perfusate, agmatine는 크게 13 C 표시 된 베타-hydroxybutyrate, acetoacetate, c o 2를 나타내는 자극된 지방산 산화의 출력 증가 했다. [U-13 C 16] 물 산화의 자극 요소와 glutamate와 aspartate N acetylglutamate의 높은 13 C 농축의 큰 생산 동행 했다. 이러한 관찰 그 agmatine 리드 증가 법인 및 13 C 레이블이 틸 tricarboxylic 산 사이클에서의 유량 및 N acetylglutamate의 합성에 대 한 13 C 레이블이 틸의 증가 활용 하는 것이 좋습니다. 격리 된 미토 콘 드리 아와 13 C 표시 된 octanoic 산 실험 또한 그 agmatine 시연 13 C 표시 된 베타-hydroxybutyrate, acetoacetate, 및 N-acetylglutamate의 합성을 증가 했다. 현재 데이터 문서는 agmatine 미토 콘 드리 아 beta-oxidation를 자극 하 고 간장 beta-oxidation의 자극와 업 레 귤 레이 션 ureagenesis의 결합을 한는 것이 좋습니다. Agmatine의이 작업 캠프, 등 두 번째 메신저를 통해 중재 수 있습니다 그리고 ureagenesis 및 지방산 산화에 효과 동시에 또는 독립적으로 발생할 수 있습니다.
단기 금식, 발작 제어 및 뇌 아미노산 대사
Ketogenic 다이어트 발작에 대 한 효과적인 치료 하지만 행동의 메커니즘은 알 수 없는. 그것은 anti-epileptic 효과 ketosis를 전제로 하는 여부 또는 칼로리의 탄수화물 제한 충분할 수도 있습니다 여부 불투명 하다. 우리는 상대적으로 짧은 발견 낮은 포도 당 및 낮은 칼로리 섭취 량 (24h) 기간 상당히 젊은 Sprague-Dawley 쥐 (50-70 gms) pentylenetetrazole (PTZ)의 행정에 의해 경련 유발 했다 누구 발작의 심각도 감쇠. 혈액 포도 당 농도 받은 적은 식이 포도 당 동물에서 낮은 하지만 뇌 포도 당 수준 낮은 포도 당 섭취에 동물에 없는 뇌 하지만 혈액에서 더 높은 경향이 제어 혈액 [3-오-산]에서 차이가 없었다. 글루타민 증가와 알라닌의 두뇌에 있는 농도 낮은 포도 당 섭취를 크게 거부 했다. 혈액 알라닌 수준 알라닌의 뇌: 혈액 비율 표시 증가 (약 50%)에 따른 뇌 알라닌의 그것 보다 더 떨어졌다. 대조적으로, 낮은 포도 당 그룹에 약 35% 감소 하는 신에 대 한 뇌: 피 비. 때 동물 알라닌과 글루타민 컨트롤을 기준으로 크게 증가 [1-(13) C] 포도 당, 알라닌의 대사 전조, (13) C의 모습을 받았다. 뇌: 혈액 비율 [(13) C] 알라닌 1, 초과 알라닌을 두뇌에 형성 하 고 혈액에서 수송 하지 해야 합니다. 높은 brain(alanine):blood(alanine) 낮은 탄수화물 섭취 량의 anti-epileptic 효과의 구성 요소는 뇌-하-혈액에서 조미료, 시 냅 스 갈라진 틈에는 초과 수준 발작의 발전에 기여할 것 이라고 처리 협조 과정에서 알라닌의 출시를 의미할 수도 있고.
유전자 변형 쥐에서 인슐린 분 비에 조미료 효소의 GTP를 구분 하지 않는 돌연변이의 효과
조미료 효소 (GDH) 어린이 hyperinsulinism hyperammonemia 증후군 (GDH-하이)을 발생 시킨 감광 신 자극 베타 세포는이 효소의 기능 돌연변이의 이득에 의해 입증으로 인슐린 분 비에 중요 한 역할을 한다. GDH 유전자 변형 생쥐 인간의 GDH 안녕 H454Y 돌연변이 인간의 야생-타입 GDH 독도 쥐 인슐린 프로모터에 의해 구동에서 표현 하는 생성 된. H454Y transgene 식 독도 있는 GDH 효소 활동을 증가 의해 확인 됐다 고 GTP 저해에 대 한 민감도 감소. H454Y GDH 유전자 변형 쥐 저 혈당 정상 성장 속도 함께 했다. H454Y GDH 유전자 변형 독도 신 글루타민 자극 인슐린 분 비에 더 민감 하지만 포도 당 자극에 대 한 응답을 감소 했다. GDH와 glutaminase를 통해 용 [2-15N] 글루타민에서 추적 15N 유량에 의해 측정 되었다. 독도에 H454Y transgene 글루타민 혼자에 대 한 응답에서 높은 인슐린 분 비 고 2-fold 큰 GDH 플럭스를 했다. 높은 포도 당 저해 glutaminase 및 GDH 플럭스와 신 수이 저해를 무시 하지. 15NH4Cl 추적 연구 15N 어느 H454Y 유전자 변형 또는 정상 독도에 조미료에 통합 되지는 보였다. 끝으로, 저 혈당 형 및 돌연변이 h454y의 질병 확인 GDH 안녕 질병 마우스 모델 생성 발생 합니다. H454Y GDH 돌연변이 의해 또는 신을 활성화 하 여 인슐린 방출의 자극 증가 산화 탈 GDH 통해 조미료의 연결 됩니다. 이 연구는 GDH 마우스 독도에 합성 조미료 보다는 조미료 산화의 방향에서 주로 작동 하 고이 자 속 포도 당에 의해 엄격히 관리 제안.
Ifosfamide 이용한 Nephrotoxicity: 메커니즘 및 예방
Ifosfamide (IFO) antineoplastic 약물의 효능은 심각 하 게 알 수 없는 병 인 nephrotoxicity의 높은 발병 률에 의해 제한 됩니다. 우리 단지의 그 저해 가설 나 (C-나) chloroacetaldehyde (CAA), IFO, 대사 산물에 의해 nephrotoxicity의 주요 원인이 고 우리는 미토 콘 드 리아 산화 인 산화와 beta-oxidation를 증가 시키기 위해 발견, 그 agmatine (AGM) nephrotoxicity를 막을 것 이라고 합니다. 우리의 모델 시스템 격리 된 미토 콘 드리 아 IFO 또는 IFO + 관련해 치료 쥐의 신장 피 질에서 얻은 했다. 산화 인 산화 전자 기증자 단지와 관련 된 결정 했다 나, 2 차, 3, 또는 4 세 (C-나, C-II, C-3, 또는 C-4, 각각). 병렬 연구 (13) C 레이블이 pyruvate 신진 대사 기능 장애를 평가 하기 위해 함께 이루어졌다. Ifosfamide 치료는 크게만 C와 산화 인 산화를 저해-나 기판. C의 저해-[NADH] 상당한 상승, [NAD]의 고갈 및 감소 플럭스 pyruvate 효소와 TCA 사이클을 통해 관련 되었다. 그러나, IFO와 관련해 관리 [순환 앰프 (캠프)]를 증가 하 고 C의 IFO 유발 저해 방지-나. IFO의 다양 한 대사 산물을 체 외 연구 보여만 CAA 저해 C-2 mercaptoethane 술 폰 산 성 보충과도 나. 함께 약 15 micromol/L. 찍은 50mg/kg, 신장 피 질에서 CAA의 수준으로 5 일 동안 매일 IFO 치료에 따라, 이러한 관측 CAA 신장 피 질에 축적 하 고 nephrotoxicity에 대 한 책임은 가설을 지원. AGM NADH: oxidoreductase phosphorylates 조직 [캠프] 증가 하 여 보호 수 있습니다. 현재 연구 결과 nephrotoxicity IFO 유도 미토 콘 드 리아 질환 보조 결함이 C의 예방을 위해 중요 한 암시를 할 수 있습니다-난.
아미노산 Ketogenic 다이어트와 뇌 대사: Anticonvulsant 효과에 대 한 관계
많은 간 질 환자에서 anticonvulsant 약물 발작을 제어 하는 적절 하 게 실패 중 하나 또는 그들은 심각한 부작용을 일으킬. 약리학 적인 치료에 중요 한 겸임은 종종 약물에 제대로 반응 하는 환자에도 발작 컨트롤 향상 ketogenic 다이어트. 치료 효과 설명 하는 메커니즘은 불완전 하 게 이해 하 고. 증거는 아미노산, 특히 글루탐산, 중앙 신경 시스템의 주요 흥분 성의 신경 전달 물질의 뇌 처리에 영향을 가리킵니다. 다이어트는 aspartate aminotransferase 반응, 뇌 산 염 처리의 중요 한 경로에 oxaloacetate의 가용성을 제한할 수 있습니다. 그 결과, 더 많은 조미료 조미료 decarboxylase 반응 감마-aminobutyric 산 (GABA), 주요 억제 신경 전달 물질 및 중요 antiseizure 에이전트에 액세스할 수 됩니다. 또한, ketogenic 다이어트는 글루타민, GABA에 필수적인 전조의 합성 부탁 나타납니다. 양성 케 톤 시체 탄소 글루타민을 대사와 ketosis 이다 뇌의 글루타민을 신속 하 게 변환 아세테이트의 소비 증가 때문에 발생 합니다. 또한 ketogenic 다이어트는 뇌 혈액 화합물 글루타민, 알라닌, 조미료 탄소 및 질소 제거를 선호 하는 과정에서 등을 수출 하는 메커니즘을 촉진 수 있습니다.
호 기성 분해를 넘어: 변환 된 셀 뉴클레오티드와 단백질 합성에 대 한 요구 사항을 초과 하는 글루타민 대사에 참여할 수 있습니다
종양 세포 증식 필요 고분자 지질, 단백질, 뉴클레오티드 등의 신속한 합성 합니다. 많은 종양 세포 풍부한 산소 가용성 (바르 부르 크 효과)에 불구 하 고 젖 산으로 분 비 되 고 포도 당 파생 된 탄소의 가장 신속한 포도 당 소비를 전시. 여기, 호 기성 분해 전시 glioblastoma 세포의 신진 대사 검사를 13 C NMR 분광학을 사용 했습니다. 이 셀에 tricarboxylic 산 (TCA) 사이클 활성 했지만 생 합성 경로, 특히 지방산 합성에 사용 하기 위해 기판의 경과 의해 특징 했다. 합성이 활동의 성공 통로 reductive 전원 (NADPH)를 생성 하 고 복원 지속적인된 TCA 사이클 함수 (anaplerosis)에 대 한 oxaloacetate의 활성화에 따라 다릅니다. 놀랍게도, 모두 이러한 요구 글루타민 대사의 높은 속도 의해 만난 했다. 첫째, 변환 (glutaminolysis) 젖이 나올 글루타민의 지방산 합성을 지원 하기 위해 충분 한 NADPH를 생산 하는 급속 한 했다. 둘째, 실질적인 미토 콘 드 리아 pyruvate 신진 대사에도 불구 하 고 pyruvate carboxylation 억제 및 anaplerotic oxaloacetate 글루타민에서 파생 되었다. 글루타민 catabolism 알라닌과 암모니아의 분 비는 대부분에서 글루타민 아미노 그룹의 셀에서 분실 되었다 다른 분자에 통합 보다는 함께 했다. 이러한 데이터 변환 된 셀 전시 뉴클레오티드 합성 또는 불필요 한 아미노산 풀의 유지 관리에 의해 부과 된 질소 수요에 의해 설명할 수 없는 글루타민 소비의 높은 비율을 보여 줍니다. 오히려, 포도 당 파생 된 탄소를 사용 하 여 셀의 능력을 용이 하 게 하는 탄소 소스를 제공 하는 글루타민 대사와 TCA 사이클 생 합성 유도체로 중간체.
3 Isobutylmethylxanthine 간장 요소 합성 억제: Agmatine에 의해 보호
이전에 살펴본 그 agmatine 간장 ureagenesis 자극. 이 연구에서 우리가 캠프 신호를 통해 agmatine의 행동 중재 여부를 확인 하고자 했다. 파일럿 실험 이기는 하지만 증가 [캠프] 포스 억제제, 3-isobutylmethylxanthine (IBMX), 우 레 아 합성 저해 시연 했다. 따라서, 우리는 IBMX [캠프]의 독립적인 간장 요소 합성 억제 가설을 세웠다. 우리는 더 그 agmatine IBMX 작업을 깨뜨릴 것이 고 ureagenesis 개선 이론. 격리 된 미토 콘 드리 아 및 추적 [(15) N] 시트 룰 린 생산 (15 일) (4) NH Cl 또는 [5-(15) N] 실험 실시 했다 글루타민과 쥐 간 관류 시스템 추적 ureagenesis. 결과 입증 IBMX 유발 합니다 다음: (i) 미토 콘 드리 아 호흡 사슬 및 간 관류; 하는 동안 저하 O(2) 소비 억제 (2) 고갈 인 산화 잠재력 및 전반적인 간장 에너지 용량; (iii) [(15) N]의 저해 시트 룰 린 합성; 그리고 (iv) 저해 요소 [N-acetylglutamate]에 거의 영향와 간 관류에 출력 합니다. 결과 표시는 직접 하 고 구체적으로 저해 하는 IBMX 복합 호흡기 체인 및 carbamoyl 인산 염 synthase의 나-난 (CPS-나), 키 모 [캠프] 중요 한 상승에도 불구 하 고 약 0.6 m m를 EC(50)와 함께. IBMX와 agmatine의 관류 O(2) 소비를 자극 하 고 간장 인 산화 잠재력을 복원 크게 자극을 ureagenesis. Agmatine의 동작 캐스케이드 효과 증가 산화 인 산화와 큰 ATP 합성에 의해 시작 의미 수 있습니다. 또한, agmatine 수 있습니다 방지 IBMX 바인딩에서 CPS의 하나 또는 그 이상의 active site(s)-난 따라서 CPS의 저해를 방지 하 고-난. 함께, 데이터는 IBMX의 CPS의 연구에 응용 하는 실험적인 새로운 프로그램을 제안할 수 있습니다-난 개입 요법으로 agmatine 사용 하 여 고 장으로.
N Carbamylglutamate에는 Isotopic 법인 및 혈액 바이오 마커의로 측정 된 N-acetylglutamate 결핍과 Propionic Acidemia에서 Ureagenesis를 현저 하 게 향상 시킵니다
N-acetylglutamate (바가지) 간에서 요소를 암모니아의 변환에 대 한 내 생 필수적인 공동 인자 이다. 늙은 말의 결핍 hyperammonemia 원인과 짧은 지방산 유도체에 의해 생산 효소, 잔소리 synthase (낙 스), 또는 그 기능에 방해가 상속 된 결핍 때문에 발생 합니다. N-carbamylglutamate (NCG) 잔소리 결핍 및 propionic 및 methylmalonic acidemia hyperammonemia를 개량 수 있습니다. 우리 안정 동위 원소 (13) C 추적 프로그램 방법을 개발 ureagenesis를 측정 하 고 인 간에 있는 NCG의 영향을 평가 합니다. 17 명의 건강 한 성인 (13) C 레이블 없이 우 레 아에 대 한 조사 되었다. [(13) C] 우 레 아 등장 혈액에 분 이내, 반면 최대 100 분까지 도달 숨 (13)CO(2) 60 분으로 최대에 도달. 낙 스 부족이 있는 환자 아주 작은 요소 라벨 NCG와 정상 라벨 그 이후에 치료 하기 전에 보였다. Correspondingly, 암모니아 및 글루타민 현저 하 게 감소 하 고 우 레 아 플라스마 수준의 NCG 치료 후 3 배. 마찬가지로 propionic acidemia와 환자, NCG 치료 요소 라벨에 표시 된 증가 및 글루타민, 알라닌, 글리신에 감소 결과. 이러한 결과 질소 대사에 NCG의 효과 측정 하기 위한 신뢰할 수 있는 방법을 제공 하 고 NCG 상속 및 보조 잔소리 결핍에 대 한 효과적인 치료 수 있는 것이 좋습니다.
상승 된 권한 [C U-13] 마우스 독도에서 KATP 채널의 제거 결과 포도 당 대사, Glutaminolysis, 및 Pyruvate 감소 감마-aminobutyric 산 하지만 사이클링 션트
췌 장 베타 세포 하이퍼 아미노산에 반응 하지만 모두 인간과 마우스의 포도 당 감도 sulfonylurea 수용 체 1의 삭제 후 (SUR1)를 감소. 그것은 이러한 결함은 아미노산, 포도 당, 및 베타 세포의 에너지 대사 장애인된 통합의 결과 가설 했다. SUR1 노크 아웃의 중간 대사 공부를 가스 크로마토그래피-질량 분석 방법론을 사용 하는 우리 (SUR1(-/-)) 및 제어 d-[U-(13) C] 기질으로 서 포도 당으로 독도 마우스와 결과 인슐린 분 비에 관련 된. 수준 및 동위 원소 라벨 알라닌와 aspartate 조미료 글루타민, 감마-aminobutyric 산 (GABA)의 중간 물질 대사의 지표 역임 했습니다. 우리 SUR1(-/-) 독도의 GABA 션트 약 75%에 의해 차단 됩니다 발견 하 고이 결함 감소 조미료 decarboxylase 합성, 아마 높은 무료 세포내 칼슘으로 인 한 때문이. 그러나 Glutaminolysis 신 아날로그 d,l-beta-2-amino-2-norbornane-carboxylic 산에 의해 자극된 했다,, SUR1(-/-) 및 SUR1(+/+) 독도 glyburide 처리 향상 됩니다. 포도 당 산화와 pyruvate 사이클링 낮은 포도 당에서 SUR1(-/-) 독도에서 증가 하지만 높은 포도 당에는 컨트롤에서와 같이 했다. 1, 2 및 3, pyruvate 사이클링, 관여 malic 효소 isoforms 모두 독도에 표현 했다. 높은 포도 당 aspartate 인하와 마찬가지로 컨트롤과 SUR1(-/-) 독도에서 글루타민 합성을 자극. 데이터를 제안 하는 중단 GABA 션트 pyruvate의 포도 당 규제의 부족의 사이클링 SUR1(-/-) 독도의 혈당 무감각을 발생할 수 있습니다 하지만 그 기저 pyruvate 사이클링, 인하 GABA 션트 플럭스 향상 및 향상 된 glutaminolytic 용량 아미노산 자극 베타 세포를 감광 수 있습니다.
Myc 미토 콘 드리 아 Glutaminolysis를 자극 하 고 글루타민 중독에 이르게 하는 Transcriptional 프로그램 규제
포유류 세포의 성장과 두 주요 기판의를 풀어 통해 확산 연료: 포도 당과 글루타민. 대부분 방지할 셀에 의해 차지 하는 나머지 대사 산물의 catabolized 하지는 하지만 대신 근육 고분자 합성 중 빌딩 블록으로 사용 됩니다. Phosphoinositol 3-키 니 아 제 (PI3K) 사와 다운스트림 이펙터 AKT 이러한 oncogenes 자극 포도 당 통풍 관 및 신진 대사, 생존의 유지 보수를 위해 포도 당 중독 변환 된 셀 렌더링에 직접적인 역할을 하는 것을 확인 했습니다. 반면, 적은 글루타민 통풍 관 및 대사 조절에 대 한 알려져 있습니다. 여기, 우리가 oncogene Myc의 transcriptional 규제 속성 조정 뉴클레오티드와 단백질 생 합성에 대 한 휴대 전화 요구 사항을 초과 하는 글루타민 catabolism 관여 하는 세포에 필요한 유전자의 표정을 보고. Myc 종속 glutaminolysis이 결과 세포 생존 능력을 유지 하기 위해 글루타민 catabolism에 따라 미토 콘 드리 아 대사를 프로그래밍 이며 TCA 사이클 anapleurosis. Myc 표현 셀 수 glutaminolysis에 종사 PI3K 또는 AKT의 부수적인 활성화에 의존 하지 않습니다. 미토 콘 드 리아 글루타민 대사 자극 감소 포도 당 탄소 TCA 사이클와 혈당의 감소 기여 인지질 미토 콘 드 리아 종속 합성 입력 귀착되 었 다. 이러한 데이터 Myc 금하는 수준의 유도 transcriptional 프로그램 glutaminolysis 올리고 bioenergetic 기판으로 글루타민을 휴대 전화 중독을 유발 하는 것이 좋습니다.
조미료, 글루타민, GABA의 Ketosis와 뇌 처리
우리 anti-epileptic ketogenic 다이어트 효과의 메커니즘 중 하나 뇌 산 염 처리를 변경 하는 가설. 이 공식에 따르면 ketotic 두뇌에서 사이토 대사는 활동적으로 글루타민 산 염의 향상 된 변환 결과. 이 통해: 조미료의 효율적 제거 (a), 가장 중요 한 흥분 성의 신경 전달; 그리고 (b) 글루타민의 주요 억제 신경 전달 물질 GABA에 보다 효율적으로 변환 합니다.
Ureagenesis의 속도에 N-carbamylglutamate의 단 하나의 복용량의 효과
우리 Nah(13)co(3)의 지속적인 주입 (300 분)을 받은 건강 한 젊은 성인에서 N-carbamylglutamate (NCG)의 단 하나의 복용량의 ureagenesis에 대 한 영향을 공부 했다. 동위 원소 비율 질량 분석 [(13) C]에서 레이블 모양을 측정 하는 데 사용한 우 레 아. H (13) CO3 주입 시작 후 90 분에서 각 과목 NCG (50mg/kg)의 단일 투여를 했다. 5/6 연구 NCG 관리 증가 [(13) C] 대형 우 레 아. NCG로 치료는 글루타민 이나 아르기닌 하지만 혈액 알라닌의 농도 크게 감소합니다. 혈액 포도 당 농도 NCG 관리에 의해 영향을 받는. 아무 형편이 나쁜 부작용이 관찰 되었다. 데이터 나타냅니다 NCG 치료 ureagenesis를 자극 하 고 다양 한 etiologies의 급성 hyperammonemia의 임상 설정에 도움이 될 수 있습니다.
안정 동위 원소와 측정 Vivo에서 Ureagenesis입니다
안정 동위 원소 70years 이상 생물 의학 연구에 귀중 한 겸임 했습니다. 실제로, isotopic 접근 신진 대사, 합성 끝 없는 순환 저하에 의해 특징 심각 하 게 동적 처리 될 그것을 공개에 대 한 우리의 이해에 혁명을 했다. Isotopic 연구 단백질 저하 (또는 식이 단백질 섭취)의 속도 특히 높은 폐기물 질소를 제거 하는 널찍한 메커니즘 월급 때문에 우 레 아 주기는 내장 같은 역동성을 우리에 게 가르쳐 왔습니다. 동위 원소는 ureagenesis 요소 주기 결함을 가진 환자의 손상 정도의 감사의 활성화. 실제로, 우 레 아의 isotopic 연구 이러한 환자에서 인지 장애의 심각도와 플럭스 상관 주기. 마지막으로 동위 원소를 사용 하 여 주기를 통해 잔류 유량을 증가 시키기 위해 치료 적 개입의 효능을 측정 하는 이상적인 도구 요 극을.
Oxypurines에 의해 간장 요소 합성의 다운 레 귤 레이 션: 세와 요 산 억제 N-acetylglutamate Synthase
우리는 이전에 isobutylmethylxanthine (IBMX), oxypurine, 파생 아직 알 수 없는 메커니즘에 의해 시트 룰 린 합성을 억제 한다 보고 했다. 여기에, 우리는 IBMX와 2, 6-디오네 그룹 포함 된 다른 oxypurines 방해 N acetylglutamate 합성 (낙 스)의 활성 사이트에 조미료의 바인딩 함으로써 carbamoyl 인산 염 synthase-1 (CPS1)의 의무 활성 제 N acetylglutamate의 합성 감소 보여 줍니다. 시트 룰 린과 요소 합성의 감소입니다. 실험 (15) 함께 N 표시 된 기판, 순화 된 간장 CPS1, 재조합 마우스 잔소리 뿐만 아니라 격리 된 미토 콘 드리 아를 했다. 우리는 또한 ureagenesis에 다양 한 oxypurines의 동작을 검사 하 고 N-carbamylglutamate l-아르기닌, 잔소리 저해에의 ameliorating 영향을 평가 하기 위해 격리 된 hepatocytes 사용. 다양 한 oxypurines 테스트, 중 IBMX, 세, 또는 요 산 크게 증가 조미료에 대 한 명백한 K(m) 하 고 잔소리, cps1에 거의 영향와 속도 감소. 잔소리의 저해 시간 복용량에 종속 이며 시트 룰 린과 요소 합성의 CPS1-N-acetylglutamate 복잡 하 고 필연적인 억제 감소 형성을이 끈다. 그러나, 이러한 저해 N carbamylglutamate와 보완으로 반전 했다. 데이터 세와 요 산, 둘 다 순수 발생 oxypurines N acetylglutamate의 간장 합성을 억제 하는 방법을 보여 줍니다. 이 연구에서 신흥 중요 하 고 소설 개념은 그 세 및 요 산 ureagenesis와 질소 항상성 정상 및 질병 상태에 따라서, 규정에 있는 역할을 할 수 있습니다.
