Translate this page to:
Spanish
In JoVE (1)
Other Publications (24)
- American Journal of Physiology. Endocrinology and Metabolism
- The Journal of Biological Chemistry
- Epilepsy Research
- The Biochemical Journal
- The Journal of Biological Chemistry
- Prostaglandins, Leukotrienes, and Essential Fatty Acids
- The Biochemical Journal
- The Journal of Biological Chemistry
- Neurochemistry International
- The Journal of Nutrition
- The Journal of Biological Chemistry
- Neurochemistry International
- The Journal of Biological Chemistry
- Cancer Research
- Annual Review of Nutrition
- Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
- The Journal of Biological Chemistry
- Pediatric Research
- The Journal of Biological Chemistry
- Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
- Epilepsia
- Molecular Genetics and Metabolism
- Molecular Genetics and Metabolism
- The Journal of Biological Chemistry
Automatic Translation
This translation into Spanish was automatically generated.
English Version | Other Languages
Articles by Ilana Nissim in JoVE
JoVE General
Perfiles de isótopos estables de flujo intermediarios metabólicos en fase de desarrollo y de Adultos Caenorhabditis elegans
1Department of Pediatrics, The Children's Hospital of Philadelphia, 2Department of Pediatrics, University of Pennsylvania
Perfiles de isótopos estables de análisis de cromatografía de gases espectrometría de masa de flujo de intermediario metabólico se describe en el nematodo,
Other articles by Ilana Nissim on PubMed
Regulación De La Síntesis De La Urea Por Agmatine En El Hígado Perfundido: Los Estudios Con 15N
La administración de arginina o una dieta alta en proteínas aumenta el contenido hepático de N-acetilglutamato (NAG) y la síntesis de urea. Sin embargo, el mecanismo subyacente es desconocido. Hemos explorado la hipótesis de que agmatina, un metabolito de la arginina, puede estimular la síntesis de NAG y, por tanto, la síntesis de urea. Pusimos a prueba esta hipótesis en un sistema de perfusión del hígado para determinar 1) el metabolismo de la L-[guanidino-15N2] arginina al óxido agmatina, nítrico (NO), y / o urea, 2) la captación hepática de perfusión agmatina y su acción sobre el metabolismo hepático N, y 3) el papel de la arginina, agmatina, o NO en la regulación de la síntesis de NAG y ureagenesis en hígados perfundidos con glutamina 15N-etiquetadas y sin etiquetar o con amoniaco glutamina 15NH4Cl y sin etiqueta. Nuestros resultados principales son: 1) [guanidino-15N2] agmatina se forma en el hígado de perfundido L-[guanidino-15N2] arginina (aproximadamente 90% de agmatina hepática se deriva de perfundido arginina), 2) la perfusión con agmatina estimuló significativamente la síntesis de 15N marcado con NAG y [15N] urea de 15N marcado con amoníaco o glutamina, y 3) aumento de los niveles de agmatina hepática están fuertemente correlacionados con el aumento de los niveles y la síntesis de 15N marcado con NAG y [15N] urea. Estos datos sugieren una posible estrategia terapéutica que abarca el uso de agmatina para el tratamiento de ureagenesis perturbada, ya sea secundaria a los errores innatos del metabolismo o enfermedades del hígado.
Reglamento De La Leucina Estimula La Secreción De Insulina Y Metabolismo De La Glutamina En Los Islotes Aislados De Ratas
Glutamato deshidrogenasa (GDH) está regulado por dos positivos (leucina y ADP) y negativo (GTP y ATP) factores alostéricos. La hipótesis de que el potencial de fosfato de las células beta regula la sensibilidad de la estimulación leucina. Estas predicciones se ensayaron midiendo leucina estimula la secreción de insulina en los islotes de rata perifused siguientes agotamiento de glucosa y trazando el flujo de nitrógeno de [2 - (15) N] glutamina utilizando técnicas de isótopos estables. La sensibilidad de la estimulación leucina se mejoró por mucho tiempo (120-min) agotamiento de la energía y inhibida por el pretratamiento de glucosa. Después de agotamiento limitado glucosa 50-min, leucina, no alfa cetoisocaproato, no para estimular la liberación de insulina. beta-Cells sensibilidad a la leucina tanto, se propone ser una función de activación GDH. Leucina aumentó el flujo a través de GDH 3-veces en comparación con los controles mientras causando la liberación de insulina. Alto nivel de glucosa inhibe el flujo a través tanto de la glutaminasa y GDH, y leucina fue incapaz de anular esta inhibición. Estos resultados muestran claramente que la leucina induce la secreción de insulina mediante el aumento de glutaminolysis través de la activación de la glutaminasa y GDH. La glucosa regula las células beta sensibilidad a la leucina al elevar la proporción de ATP y GTP a ADP y P (i) y disminuyendo así el flujo a través GDH y glutaminasa. Estos mecanismos proporcionan una explicación para la hipoglucemia causada por mutaciones de GDH en los niños.
El Metabolismo De Los Aminoácidos Del Cerebro Tras El Tratamiento Pentilentetrazol
Se estudiaron los efectos de pentilentetrazol (PTZ) en el metabolismo cerebral de aminoácidos en ratones. La administración de esta convulsiva no cambiar las concentraciones de aminoácidos del cerebro anterior, pero cuando los animales tratados también recibió una inyección de [15N] leucina, que sirvió como un marcador del metabolismo cerebral de nitrógeno, total (14N 15 N) el control del cerebro anterior [leucina] excedido y [glutamato] y [aspartato] eran menos que el control, al igual que las concentraciones del cerebro anterior de [15N] glutamato y [2-15N] glutamina. Estos datos sugieren una mayor captación de [15N] transaminación leucina, pero la disminución de la leucina al glutamato en ratones experimentales. En contraste con la [15N] estudios de leucina, que se asociaron con un aumento del cerebro [leucina], la administración de [15N] alanina no alteró los niveles de alanina, glutamato o la glutamina. Sin embargo, la etiqueta apareció en [2-15N] glutamina mucho más fácilmente con [15N] alanina que con [15N] leucina como precursor y la relación de enriquecimiento en [2-15N] glutamina / [15N] alanina era mucho mayor que en [2-15N] glutamina / [15N] leucina, un hallazgo que es compatible con el metabolismo de la alanina preferencial en los astrocitos, que son el sitio principal de la sintetasa de glutamina del cerebro. Se concluye que el tratamiento PTZ favorece la absorción de aminoácidos seleccionados, tales como leucina, pero también disminuye la transaminación de la leucina para dar glutamato a través de cadena ramificada transaminasa de aminoácidos. Tratamiento PTZ puede favorecer la "inversa" transaminación de 2-ceto-isocaproato (CCI), el cetoácido de leucina, para formar leucina y consumir glutamato. Un resultado neto de estos procesos puede ser permitir que el cerebro sea más fácil de eliminar el glutamato que se libera de las neuronas durante la actividad convulsiva.
El Papel De La Reacción De Glutamato Deshidrogenasa En Nitrógeno Muebles Aspartato De Síntesis De La Urea: Los Estudios Realizados En Hígado De Rata Perfundido Con 15N
El presente estudio fue diseñado para determinar: (i) el papel de la aminación reductora del alfa-cetoglutarato a través de la reacción de la glutamato deshidrogenasa de glutamato mitocondrial y su equipamiento transaminación a aspartato, (ii) la incorporación relativa de perfusión 15NH4Cl, [2-15N ] glutamina o [5-15N] glutamina en fosfato carbamoílo y N-aspartato y, por tanto, [15N] isotopomers urea, y (iii) el grado en que perfundido [15N] aspartato es absorbido por el hígado y se incorporan en [15N ] urea. Se utilizó un sistema de perfusión hepática-contiene una mezcla fisiológica de aminoácidos y amoníaco similares a las concentraciones in vivo, con la etiqueta 15N sólo en glutamina, amoníaco o aspartato. Los resultados demuestran que en la perfusión con una mezcla fisiológica de aminoácidos, aprox. 45 y 30% del total de urea-N de salida se deriva a partir de amoníaco perfundido y glutamina-N, respectivamente. Aproximadamente dos tercios de la amoníaco utilizada para la síntesis de fosfato carbamoilo se derivó a partir de amoníaco perfundido y un tercio de la glutamina. Perfundido [2-15N] glutamina, [5-15N] glutamina o [15N] aspartato proporcionado 24, 10 y 10% respectivamente de la hepática aspartato-N piscina, mientras que perfundido 15NH4Cl proporcionado aprox. 37% de aspartato-N utilizados para la síntesis de urea, secundario a la formación neta de [15N] glutamato a través de la reacción glutamato deshidrogenasa. Los resultados sugieren que el glutamato mitocondrial formado a través de la aminación reductiva de alfa-cetoglutarato puede tener un papel clave en la desintoxicación de amoníaco por los siguientes procesos: (i) el suministro aspartato-N para ureagenesis, (ii) que sirve como un eliminador para el exceso de amoníaco; y (iii) la mejora de la disponibilidad de la mitocondria [glutamato] para la síntesis de N-acetilglutamato. Además, los resultados sugieren que la formación de aspartato a través de la reacción aspartato aminotransferasa mitocondrial puede jugar un papel importante en la síntesis de argininosuccinato citosólica.
Un Papel De Señalización De La Glutamina En La Secreción De Insulina
Los niños con hipoglucemia debido a la pérdida recesivo de mutaciones de función de la beta-célula sensible a ATP potasio (K (ATP)) canal puede desarrollar hipoglucemia en respuesta a la alimentación de proteínas. La hipótesis de que los aminoácidos pueden estimular la secreción de insulina por mecanismos desconocidos, debido a que el K (ATP) de canales dependen de la vía de secreción de insulina es defectuosa. Por ello, investigó los efectos de los aminoácidos en la secreción de insulina y el calcio intracelular en los islotes de receptor de sulfonilurea normal y un golpe de gracia (SUR1-/ -) ratones. A pesar de que SUR1-/ - ratones son euglucémico, sus islotes se considera un modelo adecuado para el estudio de la alteración genética humana. SUR1 / - islotes, pero no islotes normales, libera insulina en respuesta a una rampa de ácido amino mezcla. Esta respuesta a los aminoácidos se redujo en un 60% cuando se omitió la glutamina. La liberación de insulina por el SUR1-/ - islotes también fue estimulado por una rampa de glutamina sola. La glutamina era más potente que el glutamato leucina o de dimetilo. Calcio intracelular basal estaba elevada en SUR1-/ - islotes y aumentó aún más con la glutamina. En islotes normales, metionina sulfoximina, un inhibidor de la glutamina sintetasa, suprimió la liberación de insulina en respuesta a una rampa de glucosa. Esta inhibición se invirtió por glutamina o por 6-diazo-5-oxo-L-norleucina, un análogo de glutamina no metabolizable. La glucosa alta duplicó los niveles de glutamina de los islotes. Inhibición sulfoximina metionina de la secreción de insulina estimulada por glucosa se asoció con una acumulación de glutamato y aspartato. Nuestra hipótesis es que la glutamina juega un papel crítico como una molécula de señalización en aminoácidos y de glucosa estimulada por la secreción de insulina, y que la despolarización de las células beta y la consiguiente elevación del calcio intracelular son necesarios para este efecto la glutamina que se produzca.
Dieta Cetogénica, El Metabolismo Del Glutamato Del Cerebro Y El Control De Convulsiones
No sabemos el modo de acción de la dieta cetogénica en el control de la epilepsia. Una posibilidad es que la dieta altera la manipulación cerebral de glutamato, el principal neurotransmisor excitador y un factor probable en la evocación y la perpetuación de una convulsión. Hemos encontrado que el metabolismo cerebral de cuerpos cetónicos pueden proporcionar tanto como 30% de carbono glutamato y glutamina. Metabolismo de cuerpos cetónicos también proporciona acetil-CoA a la reacción citrato sintetasa, en el oxaloacetato proceso lento y disminuyendo así la transaminación de glutamato a aspartato, una vía en la que oxaloacetato es un reactante. Glutamato relativamente más a continuación, está disponible para la reacción glutamato descarboxilasa, lo que aumenta cerebro [GABA]. La cetosis también aumenta el cerebro [GABA] aumentando el metabolismo cerebral de acetato, que células de convertir a glutamina. GABA-érgicas neuronas puede dar fácilmente el último aminoácido y lo utilizan como un precursor de GABA. La cetosis también pueden estar asociados con el transporte de aminoácidos alterada en la barrera sangre-cerebro. Específicamente, la cetosis puede favorecer la liberación a partir de cerebro de la glutamina, que los transportadores en el intercambio barrera sangre-cerebro para leucina sangre. Desde glutamina cerebro está formado en los astrocitos de glutamato, el efecto general será a favor de la liberación de glutamato en el sistema nervioso.
La Biosíntesis De Agmatine En El Hígado De Rata Aislados Y Perfundidos De Las Mitocondrias: Los Estudios Con 15N Marcado Con Arginina
Una cuestión importante, pero sin resolver es si las mitocondrias de mamíferos metabolizan arginina a agmatina por el ADC (arginina descarboxilasa) reacción. 15N-arginina marcada se utilizó como un precursor para hacer frente a esta cuestión y para determinar el flujo a través de la reacción ADC en mitocondrias aisladas de hígado de rata. Además, el sistema de perfusión del hígado se utiliza para examinar una posible acción de la insulina, glucagón o AMPc en un flujo a través de la reacción de ADC. En la perfusión de las mitocondrias y el hígado, marcada con 15N agmatina se generó a partir externa 15N marcado con arginina. La producción de 15N marcado agmatina había llegado el momento-y dosis-dependiente. El curso temporal de la [U-15N4] agmatina la formación de 2 mm [U-15N4] arginina se ajustaron a una curva en una fase exponencial con una tasa de producción de aprox. 29 pmol x min (-1) x (mg de proteína) (-1). Los experimentos con una concentración creciente (0 - 40 mM) de [guanidino-15N2] arginina mostró una Km constante de Michaelis para la arginina de 46 mM y una Vmax de 3,7 nmol min x (-1) x (mg de proteína) (-1) para el flujo a través de la reacción de ADC. Los experimentos con mitocondrias roto mostró pequeños cambios en los valores de Vmax o Km, lo que sugiere que la absorción de arginina mitocondrial tuvo poco efecto sobre lo observado Vmáx o los valores de Km. Los experimentos con la perfusión del hígado demostró que más del 95% de la agmatina efluente se deriva de perfundido [guanidino-15N2] arginina, independientemente de la condición experimental. Sin embargo, la salida de 15N marcado con agmatina (nmol x min (-1) xg (-1)) aumentó en aprox. 2 veces (p <0,05) en la perfusión con el campamento. Los resultados de este estudio proporcionan evidencia convincente de que las mitocondrias ADC está presente en el hígado de la rata, y sugieren que el AMPc puede estimular el flujo a través de esta vía.
El Papel De La Arginasa Mitocondrial Bound En La Regulación De La Síntesis De Urea: Los Estudios Con [U-15N4] Arginina, Aislado Hígado De Rata Mitocondrias, Y Perfundido
El objetivo principal del presente estudio fue determinar el papel del metabolismo de la arginina en la regulación mitocondrial de la N-acetilglutamato y la síntesis de la urea. La hipótesis de que el catabolismo de la arginina a través de las mitocondrias, ureagenesis obligados aumenta arginasa mediante el suministro de ornitina para la síntesis neta de citrulina, glutamato, N-acetilglutamato, y aspartato. [U-(15) N (4)] arginina se utiliza como precursor y perfusión mitocondrias aisladas o el hígado como un sistema modelo para controlar el catabolismo de arginina y la incorporación de N (15) en diversos metabolitos intermedios del ciclo de la urea. Los resultados indican que aproximadamente el 8% de la actividad total arginasa mitocondrial se encuentra en la matriz, y 90% se encuentra en la membrana externa. Los experimentos con mitocondrias aisladas mostró que aproximadamente el 60-70% de los externos [U-N (15) (4)] catabolismo de la arginina se recupera en forma de N (15) marcado con la ornitina, glutamato, N-acetilglutamato, la citrulina y aspartato. La producción de (15) metabolitos N-etiquetados era tiempo-y dosis-dependiente. Durante la perfusión del hígado, la urea que contiene una (U (m +1)) o dos (U (m 2)) (15) N se generó a partir perfundido [U-(15) N (4)] arginina. La salida de U (m +2) fue de entre 3 y 8% de urea total, consistente con el porcentaje de actividad de la matriz arginasa. U (m +1) se formó después de la producción mitocondrial de [N (15)] glutamato de [alfa, delta-N (15) (2)] ornitina y transaminación de [N (15)] glutamato en [N (15) ] aspartato. Este último es transportado al citosol y se incorporan en argininosuccinato. Aproximadamente 70, 75, 7 y 5% de ornitina hepática, citrulina, N-acetilglutamato, y aspartato, respectivamente, se obtuvieron a partir perfundido [U-(15) N (4)] arginina. Los resultados corroboran la hipótesis de que la arginasa intramitocondrial, presumiblemente la isoenzima arginasa-II, pueden jugar un papel importante en la regulación de ureagenesis hepática por ornitina equipamiento para la síntesis neta de N-acetilglutamato, la citrulina y aspartato.
Respuesta Del Metabolismo Del ácido Amino Del Cerebro a La Cetosis
Nuestro objetivo fue estudiar el metabolismo cerebral de aminoácidos en respuesta a la cetosis. La hipótesis subyacente es que la cetosis se asocia con un cambio fundamental en el manejo de ácido amino del cerebro y que esta alteración es un factor en el efecto antiepiléptico de la dieta cetogénica. En concreto, la hipótesis de que el cerebro convierte los cuerpos cetónicos en acetil-CoA y que esto se traduce en aumento del flujo a través de la reacción de la citrato sintetasa. Como resultado, oxalacetato se consume y está menos disponible para la reacción aspartato aminotransferasa, por lo tanto, menos glutamato se convierte en aspartato y glutamato relativamente más queda disponible para la glutamina sintetasa y glutamato reacciones descarboxilasa. Hemos encontrado en un modelo de ratón de la cetosis que la concentración de aspartato cerebro anterior se redujo, pero la concentración de acetil-CoA se incrementó. Los estudios de la incorporación de 13C en glutamato y la glutamina, ya sea con [1 - (13) C] glucosa o [2 - (13) C] acetato como precursor mostró que metaboliza la glucosa cerebral cetósica relativamente menos y acetato relativamente más. Cuando los ratones se les administró tanto cetóticos acetato y un dador de nitrógeno, tales como alanina o leucina, que manifiesta una concentración prosencéfalo aumento de glutamina y GABA. Estos resultados apoyan la hipótesis de que en la cetosis hay una mayor producción de acetil-CoA y un consecuente alteración en el equilibrio de la reacción aspartato aminotransferasa que resulta en la producción disminuida y aspartato síntesis potencialmente mejorada de glutamina y GABA.
Requisitos Del Cerebro De Aminoácidos Y De Toxicidad: El Ejemplo De Leucina
El ácido glutámico es un neurotransmisor importante excitatorio del cerebro. Dos objetivos principales de la manipulación del cerebro de aminoácidos son para mantener una concentración muy baja intrasynaptic de ácido glutámico y también para proporcionar el sistema con los precursores de los que para sintetizar glutamato. El nivel de glutamato intrasynaptic debe mantenerse baja para maximizar la relación señal-ruido en la liberación de glutamato de las terminales nerviosas y para minimizar el riesgo de excitotoxicidad consecuente a la estimulación excesiva glutamatérgica de neuronas susceptibles. El cerebro también debe proporcionar las neuronas con un suministro constante de glutamato, que las neuronas y glía robusta se oxidan. Los aminoácidos de cadena ramificada (BCAA), particularmente leucina, juegan un papel importante en este sentido. Leucina entra en el cerebro de la sangre más rápidamente que cualquier otro aminoácido. Los astrocitos, que son en la aproximación a los capilares cerebrales, probablemente son el sitio inicial de metabolismo de la leucina. Un mitocondrial de cadena ramificada aminotransferasa es muy activo en estas células. En efecto, desde 30 a 50% de todos los grupos alfa-amino de glutamato cerebral y la glutamina se derivan de leucina solo. Los astrocitos liberar el cetoácido cognado [alfa cetoisocaproato (CCI)] a las neuronas, que tienen una citosólica de cadena ramificada aminotransferasa que reaminates la CCI a leucina, en el proceso que consume glutamato y proporcionar un mecanismo para el "buffer" de glutamato si las concentraciones se excesiva. En la enfermedad de orina de jarabe de arce, o una deficiencia congénita de cadena ramificada deshidrogenasa cetoácido, la concentración cerebral de las CCI y otros cetoácidos de cadena ramificada pueden aumentar 10 - a 20 veces. Esto conduce a un agotamiento de glutamato y una consiguiente reducción en la concentración de cerebro glutamina, aspartato, alanina, y otros aminoácidos. El resultado es un compromiso del metabolismo de energía a causa de un fallo de la lanzadera malato-aspartato y una tasa de disminución de la síntesis de proteínas.
Agmatine Estimula La Oxidación Hepática De ácidos Grasos: Un Posible Mecanismo Para Arriba-regulación De Ureagenesis
Hemos demostrado previamente en un sistema de perfusión hepática que agmatina aumenta el consumo de oxígeno, así como la síntesis de N-acetilglutamato y urea por un mecanismo no definido. En este estudio nuestro objetivo fue identificar el mecanismo (s) por el cual agmatina hasta regula ureagenesis. La hipótesis de que el consumo de oxígeno mayor y N-acetilglutamato y la síntesis de la urea se acoplan a agmatina inducida por la estimulación de la oxidación mitocondrial de ácidos grasos. Se utilizó 13C-etiquetados ácido graso como un indicador en cualquiera de un sistema de perfusión del hígado o mitocondrias aisladas para controlar la oxidación de ácidos grasos y la incorporación de 13C-etiquetados acetil-CoA en cuerpos cetónicos, tricarboxílicos intermedios del ciclo de ácidos, aminoácidos, y N-acetilglutamato . Con [U-13C16] palmitato en el perfundido, agmatina aumentó significativamente la producción de 13 C-etiquetados beta-hidroxibutirato, acetoacetato, y el CO2, lo que indica la oxidación de ácidos grasos estimulada. La estimulación de [U-13C16] palmitato de oxidación fue acompañada por una mayor producción de urea y un enriquecimiento superior 13C en glutamato, N-acetilglutamato, y aspartato. Estas observaciones sugieren que agmatina conduce a una mayor incorporación y el flujo de 13C-etiquetados acetil-CoA en el ciclo del ácido tricarboxílico y para aumentar la utilización de 13C-etiquetados acetil-CoA para la síntesis de N-acetilglutamato. Los experimentos con ácido mitocondrias aisladas y 13C-octanoico marcado también demostró que la síntesis de agmatina aumento de 13C-etiquetados beta-hidroxibutirato, acetoacetato, y N-acetilglutamato. El documento de datos actual que estimula agmatina beta-oxidación mitocondrial y sugieren un acoplamiento entre la estimulación de la beta-oxidación hepática y la regulación de ureagenesis. Esta acción de agmatina puede ser mediada a través de un segundo mensajero, tales como AMPc, y los efectos sobre ureagenesis y oxidación de ácidos grasos pueden ocurrir simultáneamente y / o independientemente.
El Ayuno a Corto Plazo, El Control De Convulsiones Y El Metabolismo Cerebral De Aminoácidos
La dieta cetogénica es un tratamiento efectivo para las convulsiones, pero el mecanismo de acción es desconocido. No está claro si el efecto antiepiléptico cetosis presupone, o si la restricción de calorías y / o hidratos de carbono podría ser suficiente. Hemos encontrado que una relativamente breve (24 h) el período de la glucosa baja y baja ingesta de calorías atenuó significativamente la severidad de los ataques en los jóvenes ratas Sprague-Dawley (50-70 gramos) en los que las convulsiones fueron inducidos por la administración de pentilentetrazol (PTZ). La concentración de glucosa en la sangre fue menor en los animales que recibieron la glucosa en menos de la dieta, pero el nivel de glucosa en el cerebro no fue diferente a partir de sangre de control [3-OH-butirato] tendió a ser mayor en la sangre, pero no en el cerebro, de los animales en un bajo glucosa en la ingesta. La concentración de glutamina en el cerebro de la mayor y la de alanina se redujo significativamente con el bajo consumo de glucosa. El nivel de alanina sangre cayó más que el de cerebro alanina, resultando en un incremento marcado (aproximadamente 50%) en el cerebro: relación de sangre por alanina. En contraste, el cerebro: en sangre leucina disminuido en aproximadamente un 35% en el grupo de baja glucosa. Cuando los animales recibieron [1 - (13) C] glucosa, un precursor metabólico de la alanina, la aparición de (13) C en alanina y glutamina aumentó significativamente en relación con el control. El cerebro: en sangre [(13) C] alanina excedido 1, indicando que la alanina debe haber sido formado en el cerebro y no transportados a partir de sangre. El cerebro elevada (alanina): sangre (alanina) podría significar que un componente del efecto anti-epiléptico de la ingesta de hidratos de carbono de baja es la liberación de alanina a partir de cerebro a la sangre, en el proceso de incitación a la eliminación de glutamato, niveles excesivos de las cuales en la hendidura sináptica sería contribuir al desarrollo de las convulsiones.
Efectos De Una Mutación De GTP Y Minúsculas De Glutamato Deshidrogenasa En La Secreción De Insulina En Ratones Transgénicos
El glutamato deshidrogenasa (GDH) juega un papel importante en la secreción de insulina como se evidencia en los niños por la ganancia de las mutaciones de la función de esta enzima que causa un síndrome de hiperinsulinismo-hiperamonemia (GDH-HI) y sensibilizar a las células beta a la estimulación leucina. GDH ratones transgénicos se generaron para expresar el humano GDH-HI mutación H454Y y humana de tipo salvaje GDH en los islotes impulsadas por el promotor de insulina de rata. H454Y la expresión del transgen fue confirmada por la mayor actividad enzimática GDH en los islotes y la disminución de la sensibilidad a la inhibición de GTP. Los H454Y GDH ratones transgénicos tenían hipoglucemia con tasas de crecimiento normales. H454Y GDH islotes transgénicos eran más sensibles a la leucina y la secreción de insulina estimulada por la glutamina, pero había disminuido respuesta a la estimulación de la glucosa. Los flujos a través de GDH y glutaminasa se midieron mediante el trazado de flujo 15N [2-15N] glutamina. El transgén H454Y en los islotes tuvieron mayor secreción de insulina en respuesta a la glutamina sola y tenía dos veces mayor flujo de GDH. Alto nivel de glucosa inhibe tanto la glutaminasa y el flujo de GDH, y leucina no podía anular esta inhibición. 15NH4Cl estudios de rastreo mostró 15N no se incorporó en glutamato, ya sea en islotes H454Y transgénicos o normal. En conclusión, hemos generado un modelo de enfermedad GDH-HI ratón que tiene un fenotipo de hipoglucemia y ha confirmado que la mutación de H454Y es enfermedad que causa. La estimulación de la liberación de insulina por la mutación H454Y GDH o por activación leucina se asocia con la desaminación oxidativa de aumento de glutamato a través de GDH. Este estudio sugiere que las funciones GDH predominantemente en la dirección de la oxidación de glutamato en lugar de síntesis de glutamato en los islotes de ratón y que este flujo está fuertemente controlada por la glucosa.
La Nefrotoxicidad Inducida Por Ifosfamida: Mecanismo De Prevención Y
La eficacia de la ifosfamida (IFO), un fármaco antineoplásico, está severamente limitada por una alta incidencia de nefrotoxicidad de etiología desconocida. La hipótesis de que la inhibición del complejo I (IC) por cloroacetaldehído (CAA), un metabolito de la IFO, es la causa principal de nefrotoxicidad, y que agmatina (AGM), que hemos encontrado para aumentar la fosforilación oxidativa mitocondrial y beta-oxidación, impedir que los nefrotoxicidad. Nuestro sistema modelo se aisló mitocondrias obtenido a partir de la corteza renal de ratas tratadas con IFO o IFO AGM +. La fosforilación oxidativa se determinó con donadores de electrones específicos a los complejos I, II, III o IV (CI, C-II, C-III, o C-IV, respectivamente). Un estudio paralelo se realizó con (13) C-etiquetados piruvato para evaluar la disfunción metabólica. Tratamiento ifosfamida, inhibió la fosforilación oxidativa, con sólo sustratos de CI. La inhibición de la IC se asoció con un aumento significativo de la [NADH], el agotamiento de [NAD], y la disminución de flujo a través de la piruvato deshidrogenasa y el ciclo de Krebs. Sin embargo, la administración de Junta General de Accionistas con el aumento de IFO [AMP cíclico (AMPc)] e impidió IFO-inducida por la inhibición de la IC. Los estudios in vitro con varios metabolitos de IFO mostró que sólo CAA inhibida IC, incluso con la suplementación con 2-mercapto ácido sulfónico. Después del tratamiento IFO al día durante 5 días con 50 mg / kg, el nivel de CEA en la corteza renal fue de aproximadamente 15 micromoles / L. En conjunto, estas observaciones apoyan la hipótesis de que el CAA se acumula en la corteza renal y es responsable de la nefrotoxicidad. Junta General de Accionistas puede tener un efecto protector por un tejido cada vez mayor [campo], que fosforila NADH: oxidorreductasa. Los resultados actuales pueden tener una implicación importante para la prevención de la nefrotoxicidad inducida por IFO y / o enfermedades mitocondriales secundarias a defectos de CI.
La Dieta Cetogénica Y El Metabolismo Cerebral De Los Aminoácidos: Relación Con El Efecto Anticonvulsivante
En muchos pacientes con epilepsia, los medicamentos anticonvulsivos o bien no suficiente para controlar las convulsiones o causar efectos secundarios graves. Un complemento importante a la terapia farmacológica es la dieta cetogénica, que a menudo mejora el control de las crisis, incluso en pacientes que no responden a los medicamentos. Los mecanismos que explican el efecto terapéutico no están totalmente aclarados. La evidencia apunta a un efecto sobre la manipulación del cerebro de aminoácidos, ácido glutámico, especialmente, el principal neurotransmisor excitatorio del sistema nervioso central. La dieta puede limitar la disponibilidad de oxalacetato a la reacción de la aspartato aminotransferasa, una importante vía de la manipulación cerebral glutamato. Como resultado, más glutamato se convierte en accesible para la reacción de glutamato descarboxilasa para producir ácido gamma-aminobutírico (GABA), el neurotransmisor inhibidor principal y un agente anticonvulsivo importante. Además, la dieta cetogénica parece favorecer la síntesis de glutamina, un precursor esencial para GABA. Esto se produce tanto por carbono cetona cuerpo se metaboliza a glutamina y porque en la cetosis hay un aumento de consumo de acetato, que los astrocitos en el cerebro rápidamente convertir a glutamina. La dieta cetogénica puede también facilitar mecanismos por los cuales las exportaciones cerebrales a los compuestos de la sangre tales como la glutamina y alanina, en el proceso que favorecen la eliminación de carbono y nitrógeno glutamato.
Más Allá De La Glucólisis Aeróbica: Las Células Transformadas Pueden Participar En El Metabolismo Glutamina Que Supera El Requisito De Proteínas Y La Síntesis De Nucleótidos
Proliferación de células tumorales requiere rápida síntesis de macromoléculas como lípidos, proteínas y nucleótidos. Muchas células tumorales exhiben el consumo de glucosa rápida, con la mayor parte del carbono glucosa derivada de ser secretada como lactato a pesar de la disponibilidad de oxígeno abundante (el efecto Warburg). Aquí, hemos utilizado 13C espectroscopía de RMN para examinar el metabolismo de las células de glioblastoma exhiben glicólisis aeróbica. En estas células, el ácido tricarboxílico (TCA) al ciclo era activo, pero se caracteriza por un flujo de salida de sustratos para uso en las vías biosintéticas, la síntesis de ácido graso en particular. El éxito de esta actividad sintética depende de activación de las vías para generar energía reductora (NADPH) y restablecer oxaloacetato para la función continua ciclo de Krebs (anaplerosis). Sorprendentemente, estas dos necesidades se encontraron con una alta tasa de metabolismo de la glutamina. En primer lugar, la conversión de glutamina a lactato (glutaminolysis) era lo suficientemente rápida para producir NADPH suficiente para soportar la síntesis de ácidos grasos. En segundo lugar, a pesar de metabolismo mitocondrial del piruvato importante, carboxilación de piruvato fue suprimido, y oxalacetato anaplerótico se deriva de la glutamina. Catabolismo glutamina fue acompañado por la secreción de alanina y amoníaco, de tal manera que la mayor parte de los grupos amino de la glutamina se pierde de la célula en lugar de incorporarse en otras moléculas. Estos datos demuestran que las células transformadas exhiben una alta tasa de consumo de glutamina que no puede ser explicado por la demanda de nitrógeno impuesta por la síntesis de nucleótidos o mantenimiento de piscinas de aminoácidos no esenciales. Más bien, el metabolismo de la glutamina proporciona una fuente de carbono que facilita la capacidad de la célula para utilizar la glucosa derivada de carbono y compuestos intermedios TCA ciclo como precursores biosintéticos.
3-isobutilmetilxantina Inhibe La Síntesis Hepática De Urea: Protección Por Agmatine
Que anteriormente mostró que agmatina ureagenesis estimulado hepática. En este estudio, hemos tratado de determinar si la acción de agmatina está mediado a través de la señalización de cAMP. Una experiencia piloto demostró que el inhibidor de la fosfodiesterasa, 3-isobutilmetilxantina (IBMX), inhibe la síntesis de urea, si bien el aumento de [campo]. Por lo tanto, la hipótesis de que IBMX inhibe la síntesis hepática de urea independiente de [campo]. Estamos aún más la teoría de que agmatina negaría la acción IBMX y mejorar ureagenesis. Los experimentos se llevaron a cabo con las mitocondrias aisladas y (15) NH (4) Cl trazar [N (15)] producción citrulina o [5 - (15) N] glutamina y un hígado de rata sistema de perfusión para rastrear ureagenesis. Los resultados demuestran que IBMX indujo la siguiente: (i) la inhibición de la cadena respiratoria mitocondrial y disminuida S (2) el consumo durante la perfusión del hígado, (ii) el agotamiento de la capacidad potencial de fosforilación hepática y en general energético, (iii) la inhibición de [( 15) N] la síntesis de citrulina, y (iv) la inhibición de la producción de urea en la perfusión del hígado con poco efecto sobre [N-acetilglutamato]. Los resultados indican que IBMX directa y específicamente inhibe el complejo I de la cadena respiratoria y carbamoil fosfato-sintasa-I (CPS-I), con un CE (50) alrededor de 0,6 mm a pesar de una elevación significativa de hepática [AMPc]. La perfusión de agmatina con IBMX estimulado O (2) el consumo, el potencial de restaurar la fosforilación hepática, y ureagenesis estimuló significativamente. La acción de agmatina puede significar un efecto en cascada iniciada por aumento de la fosforilación oxidativa y una mayor síntesis de ATP. Además, puede impedir agmatina IBMX de la unión a una o más sitio activo (s) de CPS-I y por lo tanto proteger contra la inhibición de la CPS-I. En conjunto, los datos pueden sugerir una nueva aplicación experimental de IBMX en los estudios de CPS-I mal funcionamiento y el uso de agmatina como terapia de intervención.
N-carbamylglutamate Aumenta Notablemente Ureagenesis En N-acetilglutamato Deficiencia Y Acidemia Propiónica Medida Por La Incorporación Isotópica Y Biomarcadores De Sangre
N-acetilglutamato (NAG) es un cofactor endógeno esencial para la conversión de amoníaco en urea en el hígado. La deficiencia de NAG hiperamonemia causas y se produce debido a una deficiencia hereditaria de la enzima que produce, NAG sintasa (NAGS), o la interferencia con su función por cortos derivados de ácidos grasos. N-carbamylglutamate (GNC) puede mejorar la hiperamonemia de la deficiencia de NAGS y la acidemia propiónica y metilmalónica. Hemos desarrollado un isótopo estable (13) C método trazador para medir ureagenesis y para evaluar el efecto de NCG en seres humanos. Diecisiete adultos sanos fueron investigados por la incorporación de (13) la etiqueta C en la urea. [(13) C] urea apareció en la sangre en cuestión de minutos, alcanzando el máximo por 100 min, mientras que la respiración (13) de CO (2) alcanza un máximo a los 60 minutos. Un paciente con déficit de NAGS etiquetado de urea mostró muy poco antes del tratamiento con GNC y el etiquetado normal, a partir de entonces. En consecuencia, los niveles plasmáticos de amoníaco y la glutamina disminuido notablemente y la urea se triplicó después de NCG tratamiento. De manera similar, en un paciente con acidemia propiónico, el tratamiento NCG resultó en un incremento marcado en el etiquetado de urea y la disminución de glutamina, alanina y glicina. Estos resultados proporcionan un método fiable para medir el efecto de GNC en el metabolismo del nitrógeno y sugieren fuertemente que la NCG podría ser un tratamiento efectivo para la deficiencia hereditaria y secundaria NAGS.
Eliminación De Los Canales KATP En Islotes De Ratón Se Traduce En Elevados [U-13C] Metabolismo De La Glucosa, Glutaminolysis Y Ciclismo Piruvato, Pero Una Disminución De La Gamma-aminobutírico Derivación ácido
Las células beta pancreáticas son hipersensibles a los aminoácidos, pero tienen una sensibilidad reducida de glucosa después de la eliminación del receptor de sulfonilurea 1 (SUR1), tanto en el hombre y el ratón. Se planteó la hipótesis de que estos defectos son la consecuencia de la integración deficiente de aminoácidos, glucosa y metabolismo de la energía en las células beta. Se utilizó la cromatografía de gases-espectrometría de masa de la metodología para estudiar el metabolismo intermediario de SUR1 knock-out (SUR1 (- / -)) y los islotes de control del ratón con d-[U-(13) C] glucosa como sustrato y en relación a los resultados de la secreción de insulina . Los niveles y el etiquetado de isótopos de alanina, aspartato, glutamato, glutamina y ácido gamma-aminobutírico (GABA) se desempeñó como indicadores del metabolismo intermediario. Se encontró que la derivación de GABA de SUR1 (- / -) islotes está bloqueada por alrededor del 75% y mostró que este defecto se debe a la disminución de la síntesis de glutamato descarboxilasa, probablemente causada por la elevación del calcio intracelular libre. Glutaminolysis estimulada por el análogo d leucina, L-beta-2-amino-2-norbornano-carboxílico era, sin embargo, aumenta en SUR1 (- / -) y tratados con glibenclamida SUR1 (+ / +) islotes. Oxidación de la glucosa y el ciclo de piruvato se incrementó en SUR1 (- / -) islotes en glucosa baja, pero era el mismo que en los controles en alto de glucosa. Isoformas málico enzima 1, 2 y 3, que intervienen en el ciclismo piruvato, se expresaron en todos los islotes. Alto nivel de glucosa baja aspartato y estimula la síntesis de glutamina de manera similar en los controles y SUR1 (- / -) islotes. Los datos sugieren que la interrupción de la derivación de GABA y la falta de regulación de la glucosa de la bicicleta piruvato puede causar la insensibilidad de la glucosa SUR1 (- / -) islotes pero que el ciclismo mejorada piruvato basal, disminución del flujo de derivación GABA, y capacidad mejorada puede glutaminolytic sensibilizar a las células beta a la estimulación de los aminoácidos.
Myc Regula Un Programa De Transcripción Que Estimula Glutaminolysis Mitocondrial Y Conduce a La Adicción Glutamina
Las células de mamíferos alimentar su crecimiento y proliferación a través del catabolismo de dos sustratos principales: glucosa y glutamina. La mayoría de los metabolitos restantes captados por las células proliferantes no se catabolizan, pero en su lugar se utilizan como bloques de construcción durante la síntesis macromolecular anabólico. Las investigaciones de fosfoinositol 3-quinasa (PI3K) y su efector AKT han confirmado que estos oncogenes desempeñan un papel directo en la captación de glucosa y el metabolismo estimulante, haciendo que la célula transformada adicto a la glucosa para el mantenimiento de la supervivencia. En contraste, se sabe menos acerca de la regulación de la absorción y el metabolismo de la glutamina. En este caso, nos informan de que las propiedades reguladoras de la transcripción del oncogén Myc coordinar la expresión de genes necesaria para las células de participar en el catabolismo de la glutamina que supera el requisito de celular para la proteína y la biosíntesis de nucleótidos. Una consecuencia de esta glutaminolysis Myc-dependiente es la reprogramación del metabolismo mitocondrial que depender de catabolismo de la glutamina para mantener la viabilidad celular y anapleurosis ciclo de Krebs. La capacidad de las células que expresan Myc para participar en glutaminolysis no depende de la activación concomitante de PI3K o AKT. La estimulación del metabolismo de la glutamina mitocondrial resultó en carbono glucosa reducida de entrar en el ciclo de TCA y una contribución disminución de la glucosa para la síntesis mitocondrial dependiente de fosfolípidos. Estos datos sugieren que los niveles de Myc oncogénicos inducen la transcripción de un programa que promueve y provoca la adicción glutaminolysis celular a la glutamina como sustrato bioenergético.
La Cetosis Y Manipulación Cerebral De Glutamato, Glutamina, Y El GABA
Nuestra hipótesis es que uno de los mecanismos del efecto antiepiléptico de la dieta cetogénica es alterar la manipulación cerebral de glutamato. De acuerdo con esta formulación, en el metabolismo cetósica astrocito cerebro es más activo, lo que resulta en la conversión mejorada de glutamato a glutamina. Esto permite: (a) la eliminación más eficiente de glutamato, el neurotransmisor excitatorio más importante, y (b) conversión más eficiente de la glutamina a GABA, el neurotransmisor inhibidor principal.
Efectos De Una Dosis única De La N-carbamylglutamate Sobre La Tasa De Ureagenesis
Se estudió el efecto sobre ureagenesis de una sola dosis de N-carbamylglutamate (NCG) en adultos jóvenes sanos que recibieron una infusión constante (300 min) de NaH (13) CO (3). Isótopos relación-espectrometría de masas se utilizó para medir la aparición de etiqueta en [(13) C] urea. En 90 minutos después de iniciar el H (13) CO3-infusión cada sujeto tomó una dosis única de NCG (50 mg / kg). En 5/6 estudios de la administración de NCG aumentó la formación de [(13) C] urea. El tratamiento con NCG disminuyó significativamente la concentración de alanina sangre, pero no la de glutamina o arginina. La concentración de glucosa en sangre no se vio afectada por NCG administración. No se observaron efectos secundarios adversos fueron observados. Los datos indican que el tratamiento con GNC estimula ureagenesis y podría ser útil en situaciones clínicas de hiperamonemia aguda de diversas etiologías.
Medición En Ureagenesis Vivo Con Isótopos Estables
Los isótopos estables han sido un complemento de gran valor para la investigación biomédica desde hace más de 70 años. De hecho, el enfoque de isótopos ha revolucionado nuestra comprensión del metabolismo, revelando que es un proceso intensamente dinámico caracterizado por un ciclo interminable de síntesis y degradación. Los estudios isotópicos nos han enseñado que el ciclo de la urea es intrínseco a este dinamismo, ya que proporciona un mecanismo por el cual gran capacidad para eliminar los residuos de nitrógeno cuando las tasas de degradación de las proteínas (o la ingesta de proteínas de la dieta) son especialmente altas. Los isótopos han permitido una apreciación del grado en que ureagenesis se ve comprometida en pacientes con defectos del ciclo de la urea. De hecho, estudios isotópicos de flujo de ciclo de la urea se correlacionan bien con la gravedad del deterioro cognitivo en estos pacientes. Finalmente, el uso de isótopos proporciona una herramienta ideal con la que medir la eficacia de las intervenciones terapéuticas para aumentar el flujo residual a través del ciclo.
Down-regulación De La Síntesis Hepática De Urea Por Oxypurines: ácido úrico En La Inhibición De La Xantina Y El N-acetilglutamato Sintasa
Hemos informado anteriormente que isobutilmetilxantina (IBMX), un derivado de oxypurine, inhibe la síntesis de citrulina por un mecanismo aún desconocido. Aquí, se demuestra que oxypurines IBMX y otras que contienen un grupo 2,6-diona interferir con la unión de glutamato al sitio activo de N-acetilglutamato sintetasa (NAGS), disminuyendo así la síntesis de N-acetilglutamato, la aplicabilidad de activador carbamoil fosfato sintasa-1 (CPS1). El resultado es la reducción de citrulina y síntesis de la urea. Los experimentos se realizaron con (15) sustratos N-etiquetados, purificó CPS1 hepáticas y NAGS recombinantes de ratón así como mitocondrias aisladas. También se utilizaron hepatocitos aislados para examinar la acción de diversos oxypurines en ureagenesis y para evaluar el efecto de aminorar la N-carbamylglutamate y / o L-arginina en la inhibición de NAGS. Entre los diversos oxypurines prueba, sólo IBMX, xantina y ácido úrico aumentado significativamente la aparente K (m) para el glutamato y la disminución de la velocidad de NAGS, con poco efecto sobre CPS1. La inhibición de NAGS es el tiempo y dependiente de la dosis y conduce a la disminución en la formación de la inhibición CPS1-N-acetilglutamato complejo y consecuente de citrulina y síntesis de la urea. Sin embargo, dicha inhibición fue revertida por la suplementación con N-carbamylglutamate. Los datos demuestran que el ácido úrico y xantina, dos oxypurines ocurren fisiológicamente, inhiben la síntesis hepática de la N-acetilglutamato. Un concepto importante y novedoso que emerge de este estudio es que la xantina y / o ácido úrico pueden tener un papel en la regulación de ureagenesis y, por tanto, la homeostasis de nitrógeno en estados normales y la enfermedad.
