Metabolische Methoden Flashcards
Klausurfrage: Was sagen hyperglykämischer und hyperinsulinämischer, euglykämischer Clamp aus?
❖ Hyperglykämischer Clamp:
Konstante Glukose-Konzentration durch Infusion.
Messung der Kapazität für Insulinsekretion (beta-Zell-Masse).
▪ akute Steigerung des BZ-Spiegels auf 125 mg/dL
▪ Erhalt des BZ-Spiegels bei 125 mg/dL durch variable Glukose-Infusion
❖ Hyperinsulinämischer-euglykämischer Clamp:
Messung der Insulinsensitivität bzw. Insulinresistenz
▪ Wie viel Glc muss infundiert werden, damit der steady state gehalten werden kann? Steady-state: Glukose-Infusion = Glukose-Aufnahme in alle Zellen/Gewebe des Körpers
▪ Insulin wird über die Vene verabreicht und mittels einer gleichzeitigen Zuckerinfusion der Blutzucker im Normalbereich (90 mg/dl) gehalten. Aus den verabreichten Mengen dieser Substanzen lässt sich dann die Insulinresistenz errechnen.
▪ Diese Methode gilt als Goldstandard zur Bestimmung der Insulinsensitivität. Dabei wird einer Person eine definierte Menge Insulin infundiert (1 mU/kg/min) und schrittweise Glukose zugeführt, bis ein normaler Nüchternblutzucker erreicht ist. Je mehr Glukose man dafür verabreichen muss, desto höher ist die Insulinsensitivität der Person. Je weniger Glukose nötig ist, desto stärker ist die Insulinresistenz.
Was gibt es für Möglichkeiten den Glukose-Stoffwechsel zu untersuchen?
GTT
Glukoseteststreifen, Glukometer
ITT
Hyperglykämischer Clamp
Hyperinsulinämischer Euglykämischer Clamp
Was sagt der Glukose-Toleranz-Test (GTT) aus?
▪ 16 h Fasten vor GTT: Nüchtern
▪ Injektion von Glukose / orale Gabe von Glukose
▪ Messung des BZ-Spiegels über 120 min
Sagt etwas über die Insulinausschüttung und -Sensititvität aus.
Was ist das Prinzip der Glukose Messung: Glukose-Teststreifen/ Glukometer?
▪ Biologische Oxidation der Glukose (durch Glukose Oxidase oder Glukose-Dehydrogenase) (zu Gluconolacton) und dabei Reduktion eines chemischen Substrats (Ferricyanid zu Ferrocyanid)
▪ Reduziertes Substrat überträgt Elektron auf eine Elektrode (AgAgCl)
–> messbarer elektrischer Strom ~ [Glukose]
Was sagt der Insulin-Toleranz-Test (ITT) aus?
Insulinresistenz bzw. -sensitivität
▪ Injektion von Insulin (0.5 – 2.0 U/kg KG –> nicht mehr, damit der Organismus nicht in Hypoglykämie kommt)
▪ Messung des BZ-Spiegels über 60 min
▪ Basaler Wert wird auf 100% normiert
▪ BZ sinkt erst stark, dann langsamer ab
Wichtige Parameter:
▪ %drop
▪ AUC
Was gibt es für weitere (Labor-) Parameter des Insulin/Glukosestoffwechsels?
HOMA-Index (Homeostatic model assessment): HOMA-IR
Hämoglobin a1c: Hba1c
Was ist der HOMA-IR?
• Quantifizierung von Insulinresistenz und beta-Zell-Funktion
• Mathematischer Algorithmus zur Bestimmung aus nüchtern gemessenen Plasma-BZ- und Insulin-Spiegeln (Korrelation aus Clamp-Studien)
• HOMA-IR = (Glukose x Insulin) / 22.5 (in molaren Einheiten)
Was ist Hba1c?
• Glykohämoglobin
• Langzeit-Blutzucker: Aussage über den durchschnittlichen Blutzucker der letzten 4-12 Wochen
• Glukose-Kopplung an Hämoglobin (nicht-enzymatisch!)
• Normalbereich: 4-6% des Gesamthämoglobins sind glykiert
Unterschied Glykierung und Glykosylierung
Glykierung:
nicht-enzymatische Reaktion von Kohlenhydraten mit Proteinen, Lipiden oder Nukleinsäuren. Das Reaktionsprodukt der Glykierung/Glykation wird auch als Advanced Glycation Endproduct (AGE) bezeichnet. Bei hohem Blutzuckerspiegel werden mehr AGEs gebildet.
Glykosylierung:
Bezeichnung der entsprechenden enzymatisch vermittelten Reaktion.
Was ist die ob/ob-Maus?
▪ Spontane Mutation
▪ Bei Geburt normal, dann Übergewicht, hohe Glukose- und Insulin-Spiegel
▪ Monogenische Ursache; später Identifikation des Hormons Leptin (1994)
▪ Korrektur durch Leptin-Gabe
Was ist Leptin?
▪ Starkes Sättigungssignal: Leptin-Defizienz verursacht unkontrollierbare Steigerung der Nahrungsaufnahme
▪ Vor allem Aufgrund von Leptin-Bindung in den Sättigungszentren im Hypothalamus
Was ist die db/db-Maus?
▪ Spontane Mutation des Leptin-Rezeptors
▪ Übergewicht, Diabetes, Dyslipidämie
▪ Keine Korrektur durch Leptin möglich
Was ist die NZO-Maus?
▪ New Zealand Obese
▪ Polygenisches Modell für Übergewicht
▪ Identifikation von genetischen Merkmalen (QTL – Quantitative trait loci) die an der Entstehung von Übergewicht beteiligt sind
Mit welcher Methode wird die Mitochondrienfunktion untersucht?
Seahorse technology method:
Messung des Gasaustauschs:
▪ O2 Verbrauch = Atmungsaktivität
▪ (CO2 Abgabe)
▪ (Ansäuerung des extrazellulären Mediums)
▪ Zellen werden mit unterschiedlichen Inhibitoren behandelt, um die potentielle Schädigung in mitochondrieller Funktion und der OxPhos zu untersuchen
▪ Behandlung mit Oligomycin (hemmt ATPase (CV)), FCCP (Uncoupling), Rotenon und Antimycin A (hemmen CI und III –> Hemmung Elektronentransport)
▪ 1. Schritt: Messung der basalen Respiration
▪ 3 Schritte, jeweils: Zugabe/ Mischen/ Messen des Sauerstoffverbrauchs nach Inhibition
Worüber geben die jeweiligen Inhibitoren und der Verlauf der Kurve bei Seahorse Aufschluss?
Seahorse: Messung der zellulären Respiration
▪ Basale Respiration ~ ATP-Syntheserate
▪ Differenz nach Oligomycin: ATP-abhängiger Anteil der Respiration (‘ATP turnover’) –> Protonongradient wird vermutlich stärker?
▪ Entkopplung (uncoupling): Maximale respiratorische Kapazität, spiegelt die maximale mitochondriale Elektronen-Transport-Kapazität wider (wenn Substrataufnahme und Verstoffwechselung ähnlich sind) –> Protonengradient löst sich auf (dissipiert)
▪ Nicht-mitochondriale Respiration: Inhibition der Komplexe I und III verhindert Elektronentransport in Mitochondrien komplett
–> Protonen-Gradient steht still und ist aufgelöst?
▪ Leak: Dissipation des Protonengradienten ohne ATP-Synthese
