JoVE   
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Biology

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Neuroscience

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Immunology and Infection

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Clinical and Translational Medicine

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Bioengineering

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Applied Physics

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Chemistry

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Behavior

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Environment

|   

JoVE Science Education

General Laboratory Techniques

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Basic Methods in Cellular and Molecular Biology

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Model Organisms I

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Model Organisms II

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

In JoVE (1)

Other Publications (41)

Automatic Translation

This translation into Japanese was automatically generated.
English Version | Other Languages

Articles by Marc Yudkoff in JoVE

 JoVE Biology

開発と成人期における中間代謝フラックスの安定同位体プロファイル線虫(Caenorhabditis elegans)

1Department of Pediatrics, The Children's Hospital of Philadelphia, 2Department of Pediatrics, University of Pennsylvania


JoVE 2288

中間代謝フラックスのガスクロマトグラフィー質量分析による安定同位体のプロファイリングは、線虫で説明されています

Other articles by Marc Yudkoff on PubMed

部分オルニチントランスカルバ欠乏症におけるアデノウイルスベクターを用いたin Vivoでの肝指向性遺伝子導入のパイロットスタディ

オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症(OTCD)は肝臓指向遺伝子治療のモデルとして考えられてきた尿素合成の先天的なエラーです。現在の治療は、hyperammonemic昏睡状態から高い死亡率や罹患率を回避するために失敗しました。肝臓中の酵素活性の回復は、代謝を正常化するために十分でなければなりません。 cDNAをアデノウイルス5型に基づいており、人間のOTCを含む、E1およびE4-削除されたベクトルは、部分的なOTCDの成人における右肝動脈に注入した。 3つまたは​​4つの科目の六のコホートは、2×10(9)〜6×10(11)粒子/ kgからベクトルの1/2のログ増量を受けた。本論文では、致命的な合併症を経験したすべての経験が、最後の主題を説明します。副作用は、インフルエンザのようなエピソードや過渡温度の上昇、肝トランスアミナーゼ、血小板減少、低リン血症とが含まれています。ベクトルに対する体液性応答は、すべての研究課題と明らかにナイーブな被験者で開発されたベクトルに増殖細胞応答が見られた。 in situハイブリダイゼーションの研究では17名の7の肝細胞における遺伝子発現を示した。 OTCDに関連した症状を持つ3つの11の被験者は、統計的に有意ではなかった尿素サイクル代謝活性の緩やかな増加を示した。この試験で検出された遺伝子導入の低レベルは、試験用量で、重要な代謝の補正が発生しなかったことを示唆している。

精神遅滞研究センター:フィラデルフィア·ペンシルバニア大学の小児病院

灌流肝臓におけるアグマチンによる尿素合成の調節:15Nを用いた研究

アルギニンの投与や高タンパク食は、N-アセチルグルタミン(NAG)の肝コンテンツや尿素の合成を増加させる。しかし、基本的なメカニズムは不明である。我々は、アグマチン、アルギニンの代謝物は、NAGの合成と、それによって、尿素合成を刺激するかもしれないという仮説を検討されている。我々は、1)を決定するために肝灌流システムでこの仮説を検証したいずれかのアグマチン、一酸化窒素(NO)、および/または尿素へのL-[グアニジノ-15N2]アルギニンの代謝、灌流液アグマチン2)肝取り込みおよびその作用に関する肝臓のN代謝及び15N標識グルタミンおよび非標識アンモニアまたは15NH4Clとラベルの付いていないグルタミンで灌流肝臓におけるNAGの合成と尿素生成を調節する3)アルギニン、アグマチンの役割、またはNOで示します。私たちの主な調査結果は、1)[グアニジノ-15N2]アグマチンは、灌流液から肝臓に形成されたL-[グアニジノ-15N2]アルギニン(肝アグマチンの約90%灌流アルギニンに由来する)、2)perfusionsアグマチンを大幅に合成を刺激するの15N標識NAGと[15N] 15N標識アンモニア又はグルタミンから尿素、3)肝アグマチンレベルの増加が強く15Nで標識したNAGと[15N]尿素濃度の上昇と合成と相関しています。これらのデータは邪魔尿素生成の治療のためのアグマチンの使用を包含可能な治療戦略を示唆しているかどうか、先天性代謝異常または肝疾患に続発する。

隔離されたラット膵島におけるロイシン刺激インスリン分泌とグルタミン代謝の調節

グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH)は(GTPとATP)正(ロイシンとADP)と負の両方のアロステリック因子によって規制されています。我々は、β細胞のリン酸電位がロイシン刺激の感度を調節するという仮説を立てた。 [2 - (15)N]これらの予測は、グルコース枯渇後に薬、川〓、当帰ラット膵島にロイシン刺激インスリン分泌を測定することにより、との窒素フラックスをトレースすることによってテストされた安定同位体手法を用いてグルタミン。ロイシン刺激の感度は、長い時間(120分)エネルギーの枯渇によって強化され、グルコースの前処理によって抑制された。限られた50分のグルコースの枯渇した後、ロイシンではなく、α-ケトイソカプロン酸は、インスリン放出を刺激することができませんでした。ロイシンにβ細胞の感度したがって、GDH活性の関数であることが提案されている。ロイシンは、インスリンの放出を引き起こす一方、対照群と比較してGDH 3倍を通じてフラックスを増加させた。高グルコースでは、グルタミナーゼやGDHの両方を介してフラックスを抑制し、ロイシンは、この抑制を無効にすることができませんでした。これらの結果は明確にロイシンがグルタミナーゼとGDHの活性化を介してglutaminolysisを増大させることによりインスリンの分泌を誘導を示しています。グルコースは、ADPとP(i)にATPとGTPの比率を上昇させることによりGDH及びグルタミナーゼによって磁束を減少させることによりロイシンにβ細胞の感度を調節する。これらのメカニズムは、子供のGDHの変異によって引き起こされる低血糖の説明を提供しています。

ペンチレンテトラゾール処理後の脳アミノ酸代謝

我々は、マウスの脳アミノ酸代謝にペンチレンテトラゾール(PTZ)の効果を検討した。この痙攣の管理は、アミノ酸の脳濃度を変更しませんでしたが、処置した動物はまた、脳の窒素代謝のトレーサーを務めた[15N]ロイシン、合計(14N 15 N)前脳[ロイシン]を超えたコントロールの注射を受けたとき[15N]グルタミン酸、[2-15N]グルタミンの脳中濃度であったとして[グルタミン酸]と[アスパラギン酸]は、コントロール未満であった。これらのデータは、[15N]実験用マウスにおけるグルタミン酸するロイシンのロイシンが減少したアミノの大きな取り込みをお勧めします。増加した脳に関連付けられていた[15N]ロイシンの研究とは対照的に、[ロイシン]、[15N]の管理アラニン、アラニン、グルタミン酸またはグルタミンのレベルを変化させなかった。しかし、ラベルが[2-15N]に登場[15N]ロイシンを持つよりもはるかに容易に[15N]アラニンとグルタミン前駆物質[2-15N]の濃縮比としてグルタミン/ [15N]アラニンのそれよりはるかに高かった[2-15N]グルタミン/ [15N]ロイシン、脳のグルタミン合成酵素のプライマリ·サイトであるアストロサイトにおけるアラニンの優先的な代謝と互換性があります発見。我々は、PTZ治療はそのようなロイシン、選択したアミノ酸の取り込みを支持するだけでなく、分岐鎖アミノ酸トランスアミナーゼを介してグルタミン酸を得るためにロイシンのアミノを減少させると結論する。 PTZ治療はロイシンを形成し、グルタミン酸を消費する2 - ケト-isocaproate(KIC)、ロイシンのケト酸の "リバース"アミノを好むかもしれません。これらのプロセスの最終結果は痙攣活動中の神経細胞から放出されるグルタミン酸を処分するより容易に脳を有効にするかもしれません。

15Nで灌流ラット肝臓における研究:尿素合成のための調度アスパラギン酸窒素のグルタミン酸脱水素酵素反応の役割

本研究では、決定するように設計されました:(i)の提供ミトコンドリアのグルタミン酸とアスパラギン酸には、アミノでグルタミン酸脱水素酵素反応を介してα-ケトグルタル酸の還元的アミノ化の役割;灌流15NH4Cl(ⅱ)相対的な取り込み、[2-15N ]グルタミンまたは[5-15N]カルバモイルリン酸にグルタミンとアスパラギン酸-Nと、それによって、[15N]尿素の同位体、及び(iii)範囲は、灌流液[15N]、アスパラギン酸は、肝臓に取り込まれて、[15Nに組み込まれているために]尿素。私たちは、グルタミン、アンモニアまたはアスパラギン酸で15Nラベルが付いた、生体内での濃度に類似のアミノ酸とアンモニアの生理的な混合物を含有する肝灌流システムを使用していました。結果は、アミノ酸の生理的な混合物、約とperfusionsでそれを示しています。合計尿素-N出力の45と30%が灌流液アンモニアとグルタミン-Nそれぞれから派生したものです。約カルバモイルリン酸合成に利用アンモニアの3分の2はグルタミンから灌流液アンモニアと三分の一から派生したものです。灌流15NH4Clは約を提供し、一方灌流[2-15N]グルタミン、[5-15N]グルタミンまたは[15N]、アスパラギン酸は、肝アスパラギン酸-Nプールのそれぞれ24、10、10%を提供しました。アスパラギン酸-Nの37%がグルタミン酸脱水素酵素反応を介して[15N]グルタミン酸の正味の形成に続発し、尿素合成に利用。 (ⅱ)過剰なアンモニアのスカベンジャーとして、尿素生成のために(i)の提供アスパラギン酸-N:結果は、α-ケトグルタル酸の還元的アミノ化を介して形成されたミトコンドリアのグルタミン酸は、次のプロセスでアンモニアの解毒に重要な役割を持っていることを示唆しているおよび(iii)ミトコンドリアの可用性を向上させる[グルタミン酸] N-アセチルグルタミン酸の合成のための。さらに、現在の知見は、ミトコンドリアアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ反応によるアスパラギン酸の形成は、細胞質アルギニノコハク酸の合成に重要な役割を果たすことを示唆している。

インスリン分泌のグルタミンのシグナリングの役割

β細胞のATP感受性カリウム(K(ATP))チャネルの機能突然変異の劣性損失に起因する低血糖症を持つ子どもは、タンパク質の摂食に応答して低血糖を開発することができます。我々は、インスリン分泌のK(ATP)チャネル依存性経路に欠陥があるため、アミノ酸は、未知のメカニズムによってインスリン分泌を刺激するかもしれないという仮説を立てた。 - マウスそこで我々は、正常およびスルホニル尿素受容体1ノックアウト(SUR1-/)からの膵島におけるインスリン分泌と細胞内カルシウム上のアミノ酸の効果を検討した。 SUR1-/にもかかわらず - マウスは正常血糖であり、その島は、人間の遺伝的欠陥の研究に適したモデルと考えられている。 SUR1-/ - 膵島ではなく、正常な膵島は、アミノ酸混合物のランプに反応してインスリンをリリースしました。グルタミンが省略されたときにアミノ酸には、この応答は60%減少した。 SUR1-/によるインスリンのリリース - 島はまた、単独でのグルタミンのランプによって刺激されました。グルタミンがロイシンまたはジメチルグルタミン酸よりも強力であった。基底細胞内のカルシウムは、SUR1-/で上昇した - 小島とグルタミンによって、さらに増加し​​た。通常の膵島では、メチオニンスルホキシ、グルタミン合成酵素阻害剤は、グルコースのランプに反応してインスリン分泌を抑制した。この阻害は、グルタミンまたは6 - ジアゾ-5 - オキソ-L-ノルロイシン、非代謝性グルタミンアナログで逆転した。高グルコースでは、膵島のグルタミンレベルを倍増した。グルコース刺激インスリン分泌のメチオニンスルホキシ阻害はグルタミン酸とアスパラギン酸の蓄積と関連していた。我々は、発生するこのグルタミン効果のために必要とされるそのグルタミンはアミノ酸とグルコース刺激インスリン分泌のシグナル伝達分子として重要な役割を果たしており、そのβ細胞脱分極とそれに続く細胞内カルシウム上昇を仮定した。

ケトン食、脳グルタミン酸代謝と発作制御

我々はてんかんを制御するケトン食の作用機序を知りません。 1つの可能性は、グルタミン酸、主要な興奮性神経伝達物質と想起させるとけいれんを永続させる可能性の因子の食事を変化させる脳の処理。我々は、ケトン体の脳代​​謝は、グルタミン酸とグルタミンの炭素の30%程度を提供することを見出した。ケトン体の代謝は、プロセスがかかるオキサロ酢酸で、クエン酸合成酵素の反応にアセチルCoAを提供し、それによってアスパラギン酸、オキサロ酢酸は、反応物である経路にグルタミン酸のアミノを減少させる。比較的多くのグルタミン酸は、脳[GABA]を増加させるグルタミン酸デカルボキシラーゼ反応、ご利用いただけます。ケトーシスはまた、グルタミンに変換するグリア、酢酸の脳代謝を増加させることによって脳[GABA]を増加させます。 GABA-ERGICニューロンが容易に後者のアミノ酸を取るとGABAの前駆体として使用することができます。ケトーシスは、血液脳関門における改変されたアミノ酸輸送に関連付けることができます。具体的には、ケトーシス、どの血液ロイシンの血液脳関門交換におけるトランスポーターのグルタミンの脳からの解放を支持する可能性があります。脳のグルタミンがグルタミン酸からアストロサイトが形成されているので、全体的な効果は神経系からのグルタミン酸の放出に有利になります。

N-carbamylglutamateによってN-アセチルグルタミン酸合成酵素欠損症における尿素生成の復元

N-アセチルグルタミン酸合成酵素(NAGS)欠損症患者では、尿素に塩化アンモニウムから同位体標識の取り込みが著しくN-カルバミル-L-グルタミン酸を用いた治療(NCLG)と完全に正規化され、次の治療の前に減少した。血中アンモニアは、治療前に、次のアンモニウムトレーサー摂取のバラが、治療後に低値にとどまった。血清尿素濃度は、治療後に倍増した。

単離されたミトコンドリアと灌流ラット肝臓におけるアグマチンの生合成:15N-標識アルギニンを用いた研究

重要だが未解決の問題は、哺乳動物のミトコンドリアは、ADC(アルギニン脱炭酸酵素)の反応によりアグマチンするアルギニン代謝するかどうかである。 15Nで標識されたアルギニンは、この問題に対処するために、ラット肝臓から得られた単離されたミトコンドリアにおけるADCの反応によりフラックスを決定するための前駆体として使用されていました。さらに、肝灌流システムは、ADCの反応によりフラックスにインスリン、グルカゴンまたはcAMPの可能なアクションを調べるために使用されていました。ミトコンドリアと肝臓灌流では、15N標識アグマチンは、外部15N-標識アルギニンから生成されました。 15Nで標識したアグマチンの生産は、時間と用量依存的であった。 [U-15N4]アルギニンは最高約の生産率は一相指数曲線に取り付けられた2 mMから[U-15N4]アグマチン形成の時間経過。 29 pmolのxは、min(-1)×(mgタンパク質)(-1)。増加する濃度(0から40 mM)を用いた実験の[グアニジノ-15N2]アルギニンは46 mMと3.7 nmolのxは、min(-1)×(mgタンパク質)(-1)のVmaxのアルギニンミカエリス定数Kmを示したADCの反応によるフラックス。壊れたミトコンドリアを用いた実験では、ミトコンドリアのアルギニンの取り込みが観察されたVmaxのか、Km値はほとんど影響しなかった示唆、VMAXやKm値はほとんど変化を示した。肝灌流を用いた実験では、排水アグマチンの95%以上にかかわらず、実験条件の灌流[グアニジノ-15N2]アルギニンから派生したことを明らかにした。しかし、15N標識アグマチン(nmolのxは、min(-1)XG(-1))の出力は約増加しました。 cAMPとperfusionsの2倍(P <0.05)。本研究の結果は、ミトコンドリアのADCは、ラットの肝臓に存在することを説得力のある証拠を提供し、cAMPはこの経路を介して流束を刺激することが示唆された。

尿素合成の調節におけるミトコンドリアバウンドアルギナーゼの役割:[U-15N4]を用いた研究ミトコンドリア分離されたアルギニン、および灌流ラット肝

現在の研究の主な目的は、N-アセチルグルタミン酸と尿素合成の調節におけるミトコンドリアのアルギニン代謝の役割を明らかにすることでした。我々は、シトルリン、グルタミン酸、N-アセチルグルタミン酸、アスパラギン酸と純合成のためのオルニチンを供給することによって、ミトコンドリア結合したアルギナーゼ増強の尿素生成を介してそのアルギニン異化作用を仮定した。 [U-(15)N(4)]アルギニンはアルギニン異化と(15)N尿素サイクルの様々な中間代謝産物への取り込みを監視するためのモデル系として、前駆体と単離されたミトコンドリアや肝灌流を用いた。結果は、総ミトコンドリアのアルギナーゼ活性の約8%がマトリクス状に配置され、90%が外膜に位置していることを示している。単離されたミトコンドリアを用いた実験では、外部の約60から70パーセントは、[U-(15)N(4)]アルギニンの異化(15)N標識オルニチン、グルタミン酸、N-アセチルグルタミン酸、シトルリン、およびアスパラギン酸として回収されたことを示した。の生産(15)N-標識代謝物は、時間と用量依存的であった。肝灌流時には、N 1(U(M +1))または2(U(M +2))(15)を含む尿素は灌流液から生成された[U-(15)N(4)]アルギニン。 Uの出力(M +2)は、行列アルギナーゼ活性の割合と一致し、全体の尿素の3〜8%であった。 Uは、(m +1)のミトコンドリアの生産[(15)N] [α、δ-(15)N(2)]オルニチンとのアミノ[(15)N] [(15)Nへのグルタミン酸からグルタミン酸以下形成された]アスパラギン酸塩。後者は、細胞質に運ばれ、アルギニノコハク酸に組み込まれています。それぞれ約70、75、7、肝臓のオルニチン、シトルリン、N-アセチルグルタミン酸、およびアスパラギン酸の5%は、灌流液[U-(15)N(4)]アルギニンに由来した。結果は、ミトコンドリア内のアルギナーゼ、おそらくアルギナーゼIIアイソザイムは、ネットN-アセチルグルタミン酸、シトルリンの合成、およびアスパラギン酸のための家具オルニチンによる肝尿素生成の調節に重要な役割を果たすかもしれないという仮説を実証する。

ケトーシスに脳アミノ酸代謝の応答

我々の目的はケトーシスに応じて脳のアミノ酸代謝を検討した。基本的な仮説は、ケトーシスは、脳アミノ酸処理の根本的な変化と関連付けられており、この変化はケトン食の抗てんかん効果の要因であるということです。具体的には、その脳は、アセチル-CoAにケトン体に変換し、クエン酸合成酵素の反応により増加したフラックスで、この結果と仮定した。その結果、オキサロ酢酸が消費され、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ反応の少ない可能であるため、以下のグルタミン酸がアスパラギン酸に変換され、比較的多くのグルタミン酸はグルタミン合成酵素とグルタミン酸脱炭酸酵素反応が利用できるようになります。我々は脳アスパラギン酸の濃度が減少したことをケトーシスのマウスモデルで見つかりましたが、アセチルCoAの濃度が増加した。のいずれかで、グルタミン酸とグルタミンに13Cの取り込みの研究[1 - (13)C]グルコースまたは[2 - (13)C]酢酸の前駆体としては比較的少なく、グルコースと比較的多くの酢酸代謝そのケトン性脳を示した。ケトーシスマウスが酢酸やアラニンやロイシンなどの窒素ドナーの両方を投与したとき、彼らはグルタミンとGABAの増加脳濃度を明らかに。これらの知見は、ケトーシスのアセチル-CoAの大きい生産とグルタミンとGABAの減少、アスパラギン酸の生産と潜在的に強化された合成の結果はアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ反応の平衡の結果として変化があるという仮説を支持した。

脳アミノ酸要件と毒性:ロイシンの例

グルタミン酸は、脳の重要な興奮性神経伝達物質である。脳アミノ酸処理の2つの主要目標は、グルタミン酸が非常に低いintrasynaptic濃度を維持し、またそこからグルタミン酸を合成する前駆体を使用してシステムを提供することです。 intrasynapticグルタミン酸レベルが神経終末からのグルタミン酸の放出時に信号対雑音比を最大化するために、感受性ニューロンの過剰なグルタミン酸刺激に対する結果興奮毒性のリスクを最小限に抑えるために低く保たれている必要があります。脳はまた、ニューロンとグリアの両方が確実に酸化グルタミン酸の安定供給、でニューロンを提供する必要があります。特にロイシン分岐鎖アミノ酸(BCAAs)は、この点で重要な役割を果たしている。ロイシンは他のアミノ酸よりも急速に血液から脳に入ります。脳の毛細血管に近い近似であるアストロサイトは、おそらくロイシンの代謝の初期のサイトです。ミトコンドリアの分枝鎖アミノトランスフェラーゼは、これらの細胞は非常にアクティブになります。確かに、脳のグルタミン酸とグルタミンのすべてのα-アミノ基の30から50パーセントから一人でロイシンから派生しています。アストロサイトは、同族ケト酸[α-ケトイソカプロン(KIC)]を解放するプロセスを消費するグルタミン酸では、ロイシンにKICをreaminatesと濃度になった場合にグルタミン酸の "バッファリング"のメカニズムを提供する質の分岐鎖アミノトランスフェラーゼを持つ細胞に過度の。メープルシロップ尿症、または分岐鎖ケト酸脱水素酵素の先天性欠損症では、KIC、他の分岐鎖ケト酸の脳内濃度は、10を増やすことができます - 20倍に。これは、グルタミン酸の枯渇と脳のグルタミン、アスパラギン酸、アラニン、および他のアミノ酸の濃度の結果減少につながります。結果があるためリンゴ酸 - アスパラギン酸シャトルの失敗とタンパク質合成の減少率のエネルギー代謝の妥協である。

重度の痙性四肢脳性麻痺の子供2人でシングルイベントマルチChemoneurolysisとの組み合わせ:ボツリヌス毒素は、唾液腺に注射を入力します。

我々は重要なよだれを垂らしている重度の痙性四肢麻痺脳性麻痺(CP)と頻繁に誤嚥性肺炎で2人の子供について説明します。彼らは、同時型ボツリヌス毒素を施行した重度のびまん性痙性のためにフェノールBTXおよび5%のシングルイベントマルチレベルchemoneurolysis(SEMLC)と一緒によだれと誤嚥性肺炎予防のための唾液腺へ(BTX-A)の注射。悪影響を及ぼすことなく、誤嚥性肺炎と、痙縮の頻度をよだれで有意な改善があった。唾液腺にBTX-注射は、SEMLCに加えて、医学的に複雑な重度の痙性四肢麻痺のCPを持つこれら2つの子供たちのために、生活の健康関連QOLを改善し、安全で非常に成功した手順があった。

尿素生成のアップレギュレーションのために可能なメカニズム:アグマチンは肝脂肪酸酸化を刺激する

我々は、未定義のメカニズムによって肝灌流システムそのアグマチン増加酸素消費量と同様にN-アセチルグルタミン酸と尿素の合成に以前に示した。本研究では我々の目標はアグマチン尿素生成をアップレギュレートにより機構(s)を同定することであった。我々は、酸素消費量の増加とN-アセチルグルタミン酸と尿素合成はミトコンドリアの脂肪酸酸化のアグマチン誘発性刺激に結合されているという仮説を立てた。我々は肝灌流システムのいずれかにトレーサーとして13C標識脂肪酸を使用したり、ケトン体、トリカルボン酸サイクルの中間体、アミノ酸、N-アセチルグルタミン酸に脂肪酸酸化および13Cで標識したアセチル-CoAの取り込みを監視するためにミトコンドリアを単離し。 [U-13C16]とは、灌流液にパルミチン酸、アグマチンは大幅に刺激された脂肪酸の酸化を示す、13Cで標識したβ-ヒドロキシ酪酸、アセト酢酸、CO2の出力を増加させた。 [U-13C16]パルミチン酸化の刺激が大きく尿素、グルタミン酸、N-アセチルグルタミン酸の高い13C濃縮の生産、およびアスパラギン酸を伴っていた。これらの観​​察結果は、アグマチンはトリカルボン酸サイクルの13Cで標識したアセチル-CoAの増加取り込みとフラックスおよびN-アセチルグルタミン酸の合成のための13C標識アセチル-CoAの増加率につながることを示唆している。ミトコンドリア分離された13C標識オクタン酸を用いた実験でもアグマチンは13Cで標識したβ-ヒドロキシ酪酸、アセト酢酸、及びN-アセチルグルタミン酸の合成を増加させることを実証した。アグマチンは、β酸化ミトコンドリアを刺激し、肝臓のβ酸化と尿素生成のアップレギュレーションの刺激間の結合を示唆している現在のデータ文書。アグマチンのこのアクションは、そのようなキャンプとしてセカンドメッセンジャーを介して媒介されることがあり、尿素生成と脂肪酸酸化の影響を同時に、そして/または、独立して発生する可能性があります。

短期的な断食は、発作コントロールと脳アミノ酸代謝

ケトン食は、発作のための効果的な治療法であるが、作用機序は不明である。これは、抗てんかん作用を前提とケトーシス、またはカロリーの制限かどうか、および/または炭水化物で十分であるかどうかは不明である。我々は、低血糖、低カロリー摂取量の比較的短い(24時間)の期間が大幅に減衰している痙攣がペンチレンテトラゾールの投与(PTZ)によって誘導された人で、若いSprague-Dawleyラット(50〜70グラム)の発作の重症度を発見した。血中グルコース濃度が少ない食事のグルコースを受けた動物で低かったが、脳の血糖値は、[3-OH-ブチレート]コントロールの血液から差は認められなかった低上の動物から、血液中ではなく、脳で高い傾向にあったグルコース摂取。グルタミンの脳内濃度が増加し、アラニンのことは、低グルコースの摂取量が有意に減少しました。アラニンの血液比:血液アラニンレベルは、脳内の顕著な増加(約50%)で、その結果、脳のアラニンのそれより減少した。対照的に、脳:血液比ロイシンは、低血糖群では約35%減少した。動物は[1 - (13)C]受信したとき、グルコース、アラニンの代謝前駆体、アラニンとグルタミンの(13)Cの外観を制御することが著しく相対的に増加した。脳:のための血液比[(13)C]アラニンアラニンは、脳内に形成され、血液から輸送されている必要があることを示す、1を超えています。昇格した脳(アラニン):血液(アラニン)は低炭水化物の摂取量の抗てんかん効果の成分はグルタミン酸、過剰なレベルの処分を教唆過程で、脳への血液からのアラニンのリリースであることを意味しますシナプス間隙での発作の発展に寄与するであろう。

トランスジェニックマウスのインスリン分泌に及ぼすグルタミン酸デヒドロゲナーゼのGTPと小文字を区別しない突然変異の効果

グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GDH)は、高インスリン血症、高アンモニア血症症候群(GDH-HI)の原因となり、ロイシン刺激するβ細胞の感受性は、この酵素の機能突然変異のゲインによって子供に明らかなように、インスリン分泌に重要な役割を果たしている。 GDHトランスジェニックマウス、ラットインスリンプロモーターにより駆動される島で人間のGDH-HI H454Yの変異とヒト野生型GDHを表現するために生成されました。 H454Y遺伝子の発現は膵島の増加GDH酵素活性により確認し、GTP阻害に対する感受性の低下した。 H454Y GDHトランスジェニックマウスは、正常な成長率の低血糖症を持っていた。 H454Y GDHトランスジェニック膵島はロイシンとグルタミン刺激インスリン分泌に対してより敏感であったが、グルコース刺激への応答を減少した。 GDH及びグルタミナーゼを介したフラックスは、[2-15N]グルタミンから15Nフラックスをトレースすることにより測定した。膵島におけるH454Y遺伝子は、単独でグルタミンに応答して、より高いインスリン分泌を持っていて2倍以上のGDH束を持っていた。高グルコースでは、グルタミナーゼやGDHフラックスの両方を阻害し、ロイシンは、この抑制を無効にできませんでした。 15NH4Clトレースの研究では、15NはH454Yトランスジェニックまたは正常な膵島のいずれかでグルタミン酸に組み込まれていないことが示された。結論として、我々は低血糖症の表現型を有するGDH-HI疾患のマウスモデルを生成し、H454Yの変異が引き起こす病気であることを確認した。 H454Y GDH変異によるまたはロイシン活性化によるインスリン分泌の刺激は、GDHを介してグルタミン酸の増加酸化的脱アミノ化に関連付けられています。本研究では、グルタミン酸酸化の方向ではなく、マウスの膵島におけるグルタミン酸の合成とその主にGDHの機能はこの磁束がしっかりとグルコースによって制御されることを示唆している。

イホスファミド誘発性腎毒性:メカニズムと予防

イホスファミドの有効性(IFO)、抗腫瘍薬は、重度の原因不明の腎毒性の発生率が高いことによって制限されています。我々は、クロロアセトアルデヒドによる複雑なI(CI)の阻害(CAA)、IFOの代謝物は、毒性の主な原因であるという仮説を立て、我々はミトコンドリアの酸化的リン酸化とβ-酸化を増強するために発見したアグマチン(AGM)は、防ぐことができ腎毒性。我々のモデルシステムが分離されたIFOまたはIFO + AGMを投与したラットの腎皮質から得られたミトコンドリア。酸化的リン酸化は、複合体I、II、III、またはIV(CI、C-II、C-III、またはC-IV、それぞれ)に固有の電子供与体を用いて測定した。並列研究では、代謝機能障害を評価するためにC-標識ピルビン酸(13)で行われました。イホスファミド治療が大幅にのみCIの基質と酸化的リン酸化を阻害した。 CIの阻害は、[NAD]の[NADH]、枯渇の大幅な上昇と関連付けられ、ピルビン酸デヒドロゲナーゼとTCAサイクルを通して磁束を減少した。しかし、IFOとAGMの管理は[サイクリックAMP(cAMP)]を増加し、CIのIFO誘発性阻害を防止した。 in vitroでのIFOの様々な代謝物を用いた研究は、CAAでも2-メルカプトエタンスルホン酸の補充と、CIを抑制することが明らかになった。 50 mg / kg体重を5日間毎日IFO治療後、腎皮質におけるCAAのレベルは、約15マイクロモル/ Lであった。まとめると、これらの観​​察は、CAAが腎皮質に蓄積し、腎毒性のために責任があるしているという仮説をサポートしています。酸化還元酵素:AGMはNADHをリン酸化の増加組織[のcAMP]による保護可能性があります。現在の知見は、IFO誘発性腎毒性および/または欠陥のあるCIに続発するミトコンドリア病の予防のための重要な含意を持つことができます。

嚢胞性線維症の思春期前の子供たちのエネルギーバランスと報告されたエネルギー摂取量の精度

次善の成長と栄養状態は、嚢胞性線維症(CF)と膵機能不全(PI)を持つ子供たちの間で共通しています。エネルギーバランスのより良い理解は、栄養失調の予防と治療を向上させるために必要となります。

嚢胞性線維症の思春期前の子どもの総エネルギー要件を計算する式の評価

年齢に応じた成長をサポートし、嚢胞性線維症(CF)の子供の栄養失調を予防し、治療するために、これらの子供たちのためのエネルギーの要件は、しばしば健康な子供のための要件は、上記設定されています。ケア·プロバイダーは、必要なエネルギーを計算するために、いくつかの経験的に導かれた公式のいずれかを使用して、まだこれらの式の妥当性は、ほとんどテストされていません。

アミノ酸のケトン食と脳代謝:抗けいれん作用との関係

多くのてんかん患者において、抗痙攣薬のいずれかの発作を制御するために適切に失敗するか、または、彼らは深刻な副作用を引き起こす。薬物療法の重要な補助は、多くの場合にも薬にほとんど反応しない患者では、発作コントロールを改善ケトン食です。治療効果を説明するメカニズムは完全には理解されています。アミノ酸の脳処理の効果の証拠を指し、特にグルタミン酸、中枢神経系の主要な興奮性神経伝達物質。食事は、アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ反応、脳のグルタミン酸処理の重要なルートにオキサロ酢酸の可用性を制限される場合があります。その結果、より多くのグルタミン酸はγ-アミノ酪酸(GABA)、主要な抑制性神経伝達物質や重要な​​抗けいれん剤を生成するために、グルタミン酸デカルボキシラーゼ反応にアクセスできるようになります。さらに、ケトン食は、グルタミン、GABAに不可欠な前駆体の合成を支持するために表示されます。ケトン体炭素がグルタミンに代謝されているためとケトーシスに脳内アストロサイトはすぐにグルタミンに変換し、酢酸の消費量が増加しているため、これが両方発生します。ケトン食は、プロセスでこのようなグルタミンやアラニンなどの血液化合物に脳の輸出は、グルタミン酸炭素と窒素の除去を支持する機構を容易にすることができる。

好気的解糖を超えて:形質転換細胞は、タンパク質およびヌクレオチド合成のための要件を超えグルタミン代謝に従事でき

腫瘍細胞の増殖は、脂質、タンパク質、ヌクレオチドを​​含む高分子の迅速な合成を必要とします。多くの腫瘍細胞は豊富な酸素の可用性(ワールブルク効果)にもかかわらず、乳酸として分泌されているグルコース由来の炭素のほとんどは、急速なグルコース消費量を示す。ここでは、好気的解糖を示す神経膠芽腫細胞の代謝を調べるために13C NMR分光法を使用していました。これらの細胞では、トリカルボン酸(TCA)サイクルがアクティブであったが、生合成経路での使用、特に脂肪酸合成の基質の流出によって特徴付けられた。この合成活性の​​成功は、還元力(NADPH)を生成するために、継続的TCAサイクル機能(anaplerosis)のオキサロ酢酸を復元するために経路の活性化に依存します。驚くべきことに、これらの両方のニーズがグルタミン代謝率の高さで満たされました。まず、乳酸へのグルタミンの変換(glutaminolysis)は、脂肪酸合成をサポートするのに十分なNADPHを生成するのに十分な急速であった。第二に、実質的なミトコンドリアのピルビン酸代謝にもかかわらず、ピルビン酸カルボキシル化が抑制された、とanapleroticオキサロ酢酸は、グルタミンに由来しています。グルタミン異化はグルタミンからのアミノ基のほとんどが細胞から失われたのではなく、他の分子に取り込まれたように、アラニンとアンモニアの分泌を伴っていた。これらのデータは、形質転換細胞は、非必須アミノ酸プールのヌクレオチド合成またはメンテナンスによって課された窒素の需要では説明できないグルタミン消費率の高さを示すことを実証している。むしろ、グルタミン代謝は、グルコース由来の炭素と生合成前駆体と​​してTCAサイクルの中間体を使用する細胞の能力を容易に炭素源を提供します。

1H MRSは遅発性オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症(OTCD)と耳障りな臨床プレゼンテーションと姉妹の脳の表現型の分化を可能にします

我々は、部分の脳のバイオマーカーは、尿素合成能と臨床的重症度と相関OTCDかどうかを評価する耳障りな臨床症状および尿素合成能力を持っていた部分オルニチントランスカルバミラーゼ欠損症(OTCD)の姉妹の脳代謝の違いを評価する(1)H MRSを使用していました。我々は、安定した医学的状態で単一のボクセル3.0T(1)部分的なOTCDを持つ2つの大人の姉妹のH MRS、症候ものと無症候性のいずれかを実行し、1歳にマッチ大人のコントロールに比較して、同様のデータは、13科目で収集部分的OTCDと12のコントロールと。前頭葉と頭頂葉白質に配置されたボクセルデータ(FWM、PWM)、後部帯状回灰白質(PCGM)、および視床は(THA)、部分的なボリュームのために修正し、 "LCModel"を用いて分析した。すべての3つの科目と同様に二人の姉妹の症状母は、神経認知テスト、血漿アンモニア濃度、血漿アミノ酸、尿有機酸分析を持っていた。前の尿素合成能力は安定同位体分析により測定されていた。私たちは、IQスコアは、症状に反比例関係であることがわかった。減少したミオイノシトール(MI)は、後部頭頂葉白質と前頭葉白質に無症候性であっても、姉妹、OTCD被験者を同定した。脳代謝は、部分的なOTCDで損なわれています。明らかに無症候性のOTCD女性の異常な代謝は以前に報告された神経認知障害の説明を提供することがあります。この家族の中で、PWMとFWM(1)H MRSで見MIの濃度は、臨床症状を推測するために使用することができるとOTCDの脳負債の非侵襲的マーカーとして役立つ可能性があります。

アグマチンによる保護:3-イソブチルメチルキサンチンは肝尿素合成を阻害する

我々は以前にそのアグマチン刺激肝尿素生成を示した。本研究では、アグマチンの作用はcAMPシグナル伝達を介して媒介されているかどうかを判断しようとした。パイロット実験では、ホスホジエステラーゼ阻害剤、3 - イソブチルメチルキサンチン(IBMX)が増加し、[cAMPの]とはいえ、尿素合成を抑制することを実証した。したがって、我々は、IBMXは、[cAMPの]の独立した肝臓の尿素合成を阻害するという仮説を立てた。我々はさらにアグマチンはIBMX行動を否定し、尿素生成を改善することが理論。実験は、単離されたミトコンドリアおよび追跡するために(15)NH(4)Clで行われた[(15)N]シトルリンの製造または[5 - (15)N]グルタミンと尿素生成をトレースするラット肝灌流システム。結果は、IBMXは、以下を誘導することを示している:;リン酸化の可能性と全体的な肝エネルギッシュな容量の(II)の枯渇は、(i)ミトコンドリア呼吸鎖の阻害および肝灌流時減少したO(2)消費(III)の阻害( 15)N]シトルリン合成、[N-アセチル]にはほとんど影響した肝灌流における尿素の出力、および(iv)阻害。結果は、IBMXは、直接、特に肝[はcAMP]の著しい上昇にもかかわらず、0.6ミリメートル約EC(50)呼吸鎖及びカルバモイル - リン酸シンターゼI(CPS-I)、Iの複雑な阻害されていることを示します。 IBMXとアグマチンの灌流O(2)消費、復元された肝臓のリン酸化の可能性を刺激し、大幅な尿素生成を刺激した。アグマチンの作用は、酸化的リン酸化の増加と大きくATP合成によって開始されたカスケード効果を示す可能性があります。さらに、アグマチンは、CPS-Iのいずれかまたは複数の活性部位(複数可)に結合するIBMXない場合がありますので、CPS-Iの阻害を防ぐことができます。一緒に、データはCPS-Iの誤動作や介入療法としてのアグマチンの使用の研究ではIBMXの新しい実験的なアプリケーションを示唆している可能性があります。

同位体定款および血液マーカーによって測定されるN-carbamylglutamateが顕著にN-アセチルグルタミン酸欠乏とプロピオン酸血症では尿素生成を強化

N-アセチルグルタミン(NAG)は、肝臓で尿素にアンモニアに変換するための内因性の不可欠な補因子である。原因高アンモニア血症をNAGとするため、その産生酵素の遺伝的欠損、NAG酵素(NAGS)、または短い脂肪酸誘導体によるその機能との干渉が原因で発生の欠乏。 N-carbamylglutamate(NCG)はNAGS欠乏とプロピオン酸とメチルマロン酸血症から高アンモニア血症を改善することができます。我々は尿素生成を測定し、ヒトではNCGの効果を評価するために安定同位体(13)Cトレーサー法を開発しました。セブンティーンの健康な成人は尿素に(13)Cのラベルの取り込みを調べた。 [(13)C]尿素100分で最大に達し、数分以内に血中に出現し、呼吸(13)に対し、CO(2)は60分で最大に達した。 NAGS欠損患者はその後NCG、通常のラベルを用いた治療の前にはほとんど尿素のラベルを示した。それに応じて、アンモニアとグルタミンの血漿中濃度が著しく減少し、尿素は、治療をした後NCG倍。同様に、プロピオン酸血症患者において、NCG治療は、グルタミン、アラニン、グリシンの尿素ラベリングと減少の著しい増加をもたらした。これらの結果は、窒素代謝にNCGの効果を測定するための信頼性の高い方法を提供し、強くNCGは、継承され、セカンダリNAGS欠損症に対する有効な治療であることが示唆された。

Pdss2変異マウスの主なコエンザイムQの欠乏は、隔離された腎疾患を引き起こす

コエンザイムQ(COQ)が欠乏ヒトミトコンドリア病の症状に幅広く関与している呼吸鎖に不可欠な電子キャリアです。その多段階合成は酵素がPDSS1とPDSS2でエンコードされている必要があります反応でポリイソプレリン酸の製造を含む。これらの遺伝子のいずれかのホモ接合体の変異は、ヒトでは、PDSS2欠乏で見ネフローゼ症候群で、重度の神経筋疾患につながる。我々は今、ミスセンスPdss2(KD / KD)遺伝子型を有するマウスで推定される自己免疫性腎疾患はミトコンドリアCoqの生合成の欠損に起因することができることを示している。 CoQ9とB6.Pdss2(KD / KD)の変異体から腎臓ホモジネート中のCoQ10のレベルは、B6コントロールマウスに比べ有意に低かった。腎疾患がなく、腎尿細管上皮、単球、​​または肝細胞を対象とした条件付きノックアウトでPodocin / CRE、Pdss2(のloxP / loxP部位)のノックアウトマウスで見られるように病気の症状は、糸球体足細胞に特異的に発信されます。肝臓の条件B6.Alb/cre、Pdss2(loxP部位/ loxP部位)のノックアウトマウスでは、転写プロファイリングとアミノ酸の定量によって証明されるように、肝臓が検出されなくCoQ9レベル、障害呼吸容量、大幅に変更された中間代謝を持っていることをデモンストレーションにもかかわらず、明白な疾患を持っていません。これらのデータはPdss2減損に最大感度を表示して糸球体足細胞で、Coqの欠乏の病気の症状は組織特異的な呼吸器の容量しきい値に関連することを示唆している。

高架のマウスの膵島の結果でKATPチャネルの除去[U-13C]グルコース代謝、Glutaminolysisと、ピルビン酸サイクリングが減少γ-アミノ酪酸シャント

膵β細胞がアミノ酸にハイパー応答であるが、ヒトおよびマウスの両方のスルホニル尿素受容体1(SUR1)の削除後にグルコース感受性が低下している。それはこれらの欠陥は、アミノ酸、グルコース、β細胞におけるエネルギー代謝の障害統合の結果であるという仮説を立てた。我々は、SUR1ノックアウト( - / - SUR1())の中間代謝研究するためにガスクロマトグラフィー - 質量分析の方法論を用い、基質としてD-[U-(13)C]グルコースと、コントロールマウスの膵島を、インスリン分泌に結果を関連。レベルは、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グルタミン、γ-アミノ酪酸(GABA)の同位体標識は、中間代謝の指標を務めていました。 ( - / - )膵島約75%によってブロックされており、この欠陥はおそらく上昇自由に細胞内のカルシウムの減少によって引き起こされるグルタミン酸デカルボキシラーゼ合成によるものであることが明らかになった私たちは、SUR1のGABAシャントがあることがわかった。 (+ / +)小島SUR1とグリブリド処理ロイシンアナログD、L-β-2 - アミノ-2 - ノルボルナン - カルボン酸によって刺激Glutaminolysisただし、SUR1で拡張されました( - / - )。低グルコースで小島が、高グルコースでコントロールと同じであった( - / - )グルコース酸化およびピルビン酸の循環は、SUR1に増加した。ピルビン酸サイクルに関与するリンゴ酸酵素のアイソフォーム1、2、3は、すべての膵島で発現させた。高グルコースは、アスパラギン酸を低下させ、コントロールとSUR1で同様にグルタミン合成を刺激した( - / - )の小島。 ( - / - )のデータは、GABAシャントとピルビン酸サイクルのグルコース調節の欠如の中断は、グルコースSUR1の無神経引き起こす可能性が示唆された小島が、その強化された基底ピルビン酸サイクル、GABAシャントフラックスを下げ、強化されたglutaminolytic容量の可能性アミノ酸刺激に対するβ細胞の感受性。

オルニチントランスカルバミラーゼを伴う連続Xp11.4遺伝子欠失を持つ患者の複雑な管理:古典的疾患の複雑なプレゼンテーションの詳細な分子生物学的解析の役割

男児は、部分的オルニチントランスカルバミラーゼ(OTC)遺伝子の欠失と出生前診断され、誕生から管理されていました。しかし、彼は神経学的な異常が表示され、もっぱらOTC欠損症(OTCD)で説明していない胸水、腹水、全身浮腫を開発しました。網膜色素変性(:エクソン特異的PCRおよび高密度SNPアレイのコピー数解析を用いた遺伝子座のさらなる評価は、5つの追加の遺伝子欠失、3つの既知の遺伝性疾患を引き起こす含むXp11.4からXp21.1〜3.9 Mbの欠失を明らかにしたRP3)は、X連鎖慢性肉芽腫症(CGD)とマクラウド症候群。ケースは示しています(1)新生児の発症OTCD、CGD、RP3とマクラウド症候群、一見 "単離された"遺伝子欠失の詳細な評価(2)必要性と高密度の(3)臨床的有用​​性を患者に管理の複雑さ急速に染色体の病変を特徴付けるためのコピー数解析。

米国における尿素サイクル異常症患者の断面多施設共同研究

継承された尿素サイクル異常症は、8つの障害(UCD)、尿素生成に不可欠な蛋白質の一つの欠乏によって引き起こされる各構成されています。我々は、米国におけるUCDの患者の臨床および実験室の特性を決定するために断面調査について報告する。分析のために使用されるデータは、長手方向の観察研究に継承UCDを持つ個人の登録時に収集された。調査は健康の国立研究所によって資金を供給まれな疾患臨床研究ネットワーク(RDCRN)内の尿素サイクル異常症コンソーシアムによって実施されている。ワン百八十から三人の患者が研究に在籍していた。オルニチントランスカルバミラーゼ(OTC)欠損症は、アルギニノコハク酸尿症(16%)とシトルリン血症(14%)が続いて最も頻繁に障害(55%)であった。参加者の七十九パーセント(16%のラテン系)白だった、6%がアフリカ系アメリカ人であった。知的発達障害、学習障害(35%)と39パーセントで報告され、半分は異常な神経学的検査を持っていた。 63%はタンパク質制限食にあった、37%は、Na - フェニル酪酸にあったと5%のNa-安息香酸であった。シトルリン血症(58%)およびアルギニノコハク酸尿症患者のほとんど(79%)は、L-アルギニンにあった間、OTC欠損患者の45%は、L-シトルリンにあった。分岐鎖アミノ酸の血漿中濃度は、アンモニアスカベンジャー薬による治療を受けた患者で減少した。血漿グルタミンレベルが近UCDや新生児のタイプの病気の方が高かった。 RDCRNは、まれな遺伝UCD、それらの周波数は、現在の医療行為を包括的に分析することができます。

MycはミトコンドリアGlutaminolysisを刺激する転写プログラムを調節し、グルタミン中毒に導く

グルコースとグルタミン:哺乳動物細胞は、主に2つの基質の異化作用を通じて成長および増殖を刺激する。増殖細胞に取り込まれ、残りの代謝物のほとんどは異化されていませんが、代わりに同化高分子合成時にビルディングブロックとして使用されています。ホスホイノシトール3 - キナーゼ(PI3K)とその下流のエフェクターAKTの調査は、生存を維持するためのグルコースにはまって形質転換細胞をレンダリングし、これらの遺伝子は刺激グルコース取り込みと代謝に直接的な役割を果たしていることを確認しています。対照的に、以下がグルタミンの取り込みと代謝の調節についてはほとんど知られていない。ここでは、癌遺伝子Mycの転写調節特性は、タンパク質とヌクレオチド生合成のための携帯電話の要件を超えているグルタミン異化に関与する細胞のために必要な遺伝子の発現を調整することを報告している。このMycの依存glutaminolysisの結果は、細胞の生存率およびTCAサイクルanapleurosisを維持するためにグルタミン異化作用に依存するミトコンドリア代謝の再プログラミングである。 glutaminolysisに従事するMycの発現細胞の能力は、PI3KやAKTの同時活性化に依存しません。ミトコンドリアのグルタミン代謝の刺激は、TCAサイクルとリン脂質のミトコンドリア依存合成へのグルコースの減少寄与を入力して減少し、グルコースの炭素をもたらした。これらのデータは、Mycの発がん性のレベルがglutaminolysisを促進し、生体エネルギー基質としてグルタミンに携帯電話中毒をトリガする転写プログラムを誘導することをお勧めします。

ケトーシスとグルタミン酸、グルタミン、GABAの脳内処理

我々は、ケトン食の抗てんかん効果の一つのメカニズムは、グルタミン酸の脳の処理を変更することであると仮定した。この定式化によれば、ケトーシス、脳アストロサイトの代謝にグルタミンのグルタミン酸の強化された変換の結果は、よりアクティブになります。これを可能にする:(a)グルタミン酸の効率的な除去、最も重要な興奮性神経伝達物質、およびGABA、主要な抑制性神経伝達物質のグルタミンの(b)は、より効率的な変換を行います。

尿素生成速度に及ぼすN-carbamylglutamateの単回投与の効果

我々は、NaHの持続注入(300分)(13)CO(3)を受け取った健康な若年成人におけるN-carbamylglutamateの単回投与(NCG)の尿素生成に及ぼす影響を調べた。同位体比質量分析法は、ラベルの外観[(13)C]尿素を測定するために使用されていました。各被験者はNCGの単回投与(50 mg / kg体重)を取ったH(13)CO3-注入を開始した後90分。 5月6日の研究ではNCGの管理の形成[(13)C]尿素を増加させた。著しく血中アラニン濃度の減少ではなく、グルタミンやアルギニンのことNCGによる治療。血中グルコース濃度は、投与をNCGの影響を受けませんでした。全く厄介な副作用は認められなかった。データはNCGの治療は尿素生成を刺激し、さまざまな病因の急性高アンモニア血症の臨床現場で有用であることを示している。

タンデム質量分析法による正常新生児スクリーニング患者における非常に長鎖アシルCoA脱水素酵素欠損症

非常に長鎖アシルCoA脱水素酵素欠損症(VLCADD)がタンデム質量分析法による新生児スクリーニングによって検出することができます。我々は、低血糖に起因する重篤な脳損傷の結果として死亡した症例を経験したので報告する。新生児スクリーニングは正常であった。死後の酵素分析および分子検査はVLCADDの診断を確認した。

炎症誘発早産は、マウス胎児の脳で神経形態を変更します。

有害な神経学的転帰は、EX-早産の子供たちの長期的な罹患率の主要な原因である。胎児の脳への分娩および炎症の影響を調べるために、我々は、早産のin vivoマウスモデルで2つを利用した。早産の最も一般的な人間のシナリオを模倣するために、我々はリポポリサッカライド(LPS)の子宮内注入によって子宮内炎症のマウスモデルを使用していました。炎症のない状態で、未熟な胎児の脳に分娩の影響を調べるために、我々は、RU486を投与することにより、早産の非感染モデルを用いた。羊水および母体血清および羊水中の炎症マーカーの炎症性サイトカイン(IL-10、IL-1β、IL-6およびTNF-α)は、ELISAを使用して、2つのモデル間で比較した。炎症性サイトカインの発現は、2つのモデルから全体の胎児の脳で評価した。胎児の大脳皮質から初代神経培養物は、神経細胞の形態を比較するために異なるモデルとコントロールから設立されました。唯一の子宮内炎症モデルでは、母体血清および羊水中の炎症マーカーの上昇をもたらした。また、全体の胎児の脳内およびサイトカインのmRNAが増加した炎症誘発早産への暴露ではなく、非感染性早産、胎児神経細胞形態を破壊した。特に、微小管関連タンパク質2(MAP2)染色は減少し、樹状突起の数が減少した(P <0.001、グループ間でANOVA)。これらの結果は、炎症誘発早産を示唆していると早産のプロセスは、神経炎症になると胎児の神経細胞の形態を変更することができません。

尿素サイクル異常症コンソーシアム:希少疾患の研究のためのコンソーシアムを設立

尿素サイクル異常症コンソーシアム(UCDC)は稀な疾患を研究する米国立衛生研究所によって確立された大規模なネットワークの一部として作成されました。本論文では、コンソーシアムが開発と組織化されたか、臨床研究の研究が開始され、患者の権利擁護団体、慈善財団、バイオテクノロジーや製薬会社とのパートナーシップを作成することの重要性を含む最初の6歳、上のUCDCの業績を検討します。

N-アセチルグルタミン酸合成酵素:構造、機能と欠陥

それは微生物や植物のde novoのアルギニン生合成の最初のコミットされた基板ですが、N-アセチルグルタミン(NAG)は、哺乳類の肝臓尿素生成に必須のユニークな酵素の補因子である。グルタミン酸とCoA、NAG合成酵素(NAGS)からNAGの生成する酵素はアロステリック微生物や植物でアルギニンにより阻害され、哺乳類で活性化されています。四足動物は海から陸地に移動したときにアロステリック効果のこの移行が発生しました。第一哺乳類NAGS遺伝子(マウスから)、2002年にクローニングされ、微生物にオルソログNAGSから有意差が明らかになった。ほぼすべてのNAGS遺伝子は触媒活性が存在するC末端トランスフェラーゼドメインおよびアルギニンが結合するN末端キナーゼドメインを有している。 NAGSの三次元構造は、2つのはっきりと折り畳まれたドメインを示します。アセチルトランスフェラーゼドメインが触媒部位が含まれていながら、キナーゼドメインは、アルギニンをバインドします。ヒトのNAGS欠乏は高アンモニア血症につながり、同じ酵素の正常な機能を妨げる他のミトコンドリアの異常に起因するNAGS遺伝子またはセカンダリの変異に起因する、主にすることができます。いずれかの条件については、N-carbamylglutamate(NCG)、NAGの安定した機能的なアナログは、いずれかの欠損尿素サイクルの機能を回復または向上させることが判明した。

安定同位体を用いた生体内尿素生成の測定

安定同位体は、70years以上に生物医学研究に貴重な補助されている。確かに、同位体アプローチは、合成と分解の終わりのないサイクルによって特徴づけ激しくダイナミックなプロセスであることが明らかにし、代謝の我々の理解に革命をもたらしました。同位体の研究は、それがタンパク質の分解率(または食事によるタンパク質摂取量)が特に高い場合には廃棄物の窒素を除去することにより容量の大きい機構を支払うので、尿素サイクルは、そのようなダイナミズムに固有のものであることを私たちに教えてきました。同位体は尿素生成は尿素サイクル欠損患者では危険にさらされる程度の感謝を有効にしている。確かに、尿素サイクルのフラックスの同位体の研究では、これらの患者における認知障害の重症度とよく相関する。最後に、同位体の使用は、サイクルを通じて残留磁束を増大させるために治療的介入の有効性を判断するための理想的なツールを与える。

N-carbamylglutamateを増強尿素生成し、プロピオン酸血症のアンモニアとグルタミンを削減

本研究の目的は、N-carbamylglutamate(NCG)は、アンモニアとグルタミンの血漿中濃度が減少し、プロピオン酸血症(PA)の患者では尿素生成の速度を増加させるかどうかを判断することでした。

オキシプリンによる肝尿素合成のダウンレギュレーション:キサンチンと尿酸は、N-アセチルグルタミン酸シンターゼを阻害

我々は以前イソブチルメチルキサンチン(IBMX)、oxypurineの誘導体は、未知のメカニズムによってシトルリン合成を阻害することを報告した。ここでは、2,6 - ジオン基を含有するIBMX、他のオキシプリン、それによってN-アセチルグルタミン酸の合成、カルバモイルリン酸の必須の活性化を減少させる、N-アセチルグルタミン酸合成酵素(NAGS)の活性部位へのグルタミン酸の結合を妨げることを示している合成酵素1(CPS1)。その結果、シトルリンと尿素合成の減少です。実験は肝CPS1、および組換えマウスのNAGSなど単離されたミトコンドリアを精製し、(15)N-標識基質を用いて行った。また、尿素生成に関する様々なオキシプリンの作用を検討し、NAGS阻害にN-carbamylglutamateおよび/またはL-アルギニンの改善影響を評価するために単離肝細胞を使用していました。試験した種々のオキシプリンの中で、唯一のIBMX、キサンチン、尿酸が有意にグルタミン酸の見かけのK(m)を増加し、CPS1にはほとんど影響して、NAGSの速度を減少させた。 NAGSの阻害は、時間と用量依存的であるとシトルリンと尿素合成のCPS1-N-アセチル複雑な結果阻害の減少形成につながる。しかし、このような阻害は、N-carbamylglutamateの補充によって逆転した。データは、キサンチンと尿酸は、両方の生理的に発生するオキシプリンは、N-アセチルグルタミン酸の肝合成を阻害することを示している。この研究から新興の重要かつ新しい概念キサンチンおよび/または尿酸は尿素生成と、その結果、正常および疾患状態における窒素の恒常性の調節に役割を果たしている可能性がされている。

NAGS遺伝子の新たに定義されたエンハンサーにおける新しい有害な突然変異の発見へと効果的な治療への尿素生成リードのN-carbamylglutamate強化

N-アセチルグルタミン酸合成酵素(NAGS)私は、哺乳類の最初の尿素サイクル酵素カルバミル燐酸合成酵素のNAG、本質的なアロステリック活性化因子のグルタミン酸とアセチルCoAへの変換を触媒する。再発高アンモニア血症の攻撃で17歳の女性、複数の分子的および生化学的研究にもかかわらず、8年間診断未確定のままで、そのうち原因が、N-carbamylglutamate(NCG)に応答して顕著に強化された尿素生成する(同位体の取り込みにより測定)を示した。これは上流のエンハンサーに有害な単一塩基置換のNAGS遺伝子と同定の調節領域の塩基配列決定につながった。ホモ接合変異(℃-3064C> A)、肝核因子1(HNF-1)の結合部位は、一塩基多型データベースに多様な集団から1086対立遺伝子の画面では見つかりませんでした。内で高度に保存されたヌクレオチドに影響を与える。機能アッセイは、コンセンサスHNF-1結合配列は、HNF-1への結合が強化され、転写を増加させながら、この変異は、転写およびNAGS遺伝子にHNF-1の結合を減少させることを実証した。経口毎日のNCG療法は彼女の生化学的マーカーを正常化する、この患者では尿素生成を復元し、高アンモニア血症の再発と彼女の食事の代替経路療法と正規化の中止を可能にします。 (株)

グルタミン酸トランスポーター、GLASTは、グルタミン酸の代謝をサポート高分子複合体に参加

GLASTは小脳の主要なグルタミン酸トランスポーターであると脳に輸送をグルタミン酸と実質的に貢献しています。このアストログリア型グルタミン酸トランスポーターはすぐに結合し、クリアするシナプス放出されたグルタミン酸を、シナプスのグルタミン酸濃度が低いままであることを保証するために主に責任があります。このプロセスは重要なエネルギーのコストに関連付けられています。ミトコンドリアのエネルギー代謝に関与するタンパク質とGLASTの区画は、グルタミン酸輸送のための精力的なサポートを提供することができます。したがって、我々はGLASTは、エネルギー代謝に関与するタンパク質と共区分するかもしれないかどうかを判断するために免疫沈降と共局在実験を行った。 GLASTは、ラット小脳から免疫沈降されたとNa(+)/ K(+)ATPアーゼ、解糖系酵素、ミトコンドリア蛋白質のサブユニットが検出された。 GLAST小脳組織内のミトコンドリアで共局在。 GLASTはまた器官海馬スライス培養におけるアストロサイトの微細プロセスにおけるミトコンドリアと共局在。これらのデータから、我々はミトコンドリア輸送グルタミン酸の酸化的代謝をサポートするために、GLASTとの高分子複合体に参加するという仮説を立てた。この複合体の機能的な代謝の役割を決定するために、我々は、培養アストロサイトにおける放射性標識グルタミン酸からのCO(2)生産を測定し、全体的なグルタミン酸取り込みに比較した。 15分以内に、輸送グルタミン酸の9%は、CO(2)に変換されました。このCO(2)生産はグルタミン酸輸送とグルタミン酸脱水素酵素の阻害剤ではなく、グルタミン合成酵素の阻害剤によってブロックされました。我々のデータは、GLASTは、輸送グルタミン酸がエネルギー生産をサポートするために、ミトコンドリア内で代謝されることができる高分子複合体に存在するモデルをサポートしています。

Waiting
simple hit counter