Charakterisierung der Atmungsketten-Enzyme NADH-CoQ-Reduktase und Cytochrom-C-Oxidase in verschiedenen humanen Geweben und Darstellung ihrer Bedeutung bei Defekten
Beschreibung
vor 19 Jahren
Mitochondrial verursachte Erkrankungen beim Menschen wurden
erstmals 1959 entdeckt und 1962 von Rolf Luft beschrieben. Diese
Erkrankungen sind nicht so selten, wie bisher angenommen: ihre
geschätzte Prävalenz liegt bei 10-15 Fällen pro 100 000 Personen.
Der Verdacht einer mitochondrialen Dysfunktion stellt sich immer
dann, wenn es zu einer unerklärbaren Zusammensetzung von Symptomen
bei scheinbar nicht verwandten Organen kommt. Es sind hauptsächlich
das stark von der Atmungskette abhängige Muskel- und Nervengewebe
betroffen. Ursächlich können Fehler in der Atmungskettenfunktion
sein. Komplex - I - und IV -Mangel stellen dabei die zwei
häufigsten Atmungsketten-Defekte dar. Das Ziel dieser Arbeit
bestand darin, diese beiden Enzyme der Atmungskette
NADH-CoQ-Reduktase (Komplex I) und Cytochrom-C-Oxidase (Komplex IV)
in verschiedenen menschlichen Geweben (Skelettmuskulatur,
Fibroblasten und Chorionzotten) zu charakterisieren. Die zu
untersuchenden Variablen waren dabei die Nachweisbarkeit, die
Proteinkonzentrationsabhängigkeit, die Aktivität, die Haltbarkeit
und die Kinetik der Enzymkomplexe. In Bezug auf die pränatale
Diagnostik sollte die Verwendbarkeit von Chorionzotten geprüft
werden. Aktivitätsmessungen von Patienten wurden dargestellt und
diskutiert. Die Skelettmuskulatur wies die am höchsten messbaren
Aktivitäten bei beiden Komplexen auf. Bei den enzymkinetischen
Studien zeigten alle untersuchten Gewebe für beide Komplexe lineare
Verläufe der Lineweaver-Burk-Diagramme. Die sich aus den Diagrammen
ableitende Maximal-Geschwindigkeit war für den Skelettmuskel in
beiden Enzymen am höchsten. Das Muskelgewebe wies jedoch gegenüber
den Fibroblasten und Chorionzotten eine geringere Affinität zum
Substrat auf. Im Stabilitätstest wurde deutlich, dass sowohl die
NADH-CoQ-Reduktase wie auch die Cytochrom-C-Oxidase bei -20°C
extrem lagerungsinstabil waren. Es konnte bei drei Patienten, die
eine typische Klinik für einen Defekt in der Atmungskette
aufwiesen, eine biochemische Ursache gefunden werden. Bei zwei
Patienten wurde eine reduzierte Aktivität im Komplex I gemessen.
Sie präsentierten eine milde ausgeprägte myopathische Form. Ein
Säugling zeigte einen kompletten Verlust der Komplex-IV-Atkivität.
Dieser litt an Krampfanfällen, muskulärer Hypotonie und schwerer
Azidose litt. Er verstarb an respiratorischer Insuffizienz am 10.
Lebenstag
erstmals 1959 entdeckt und 1962 von Rolf Luft beschrieben. Diese
Erkrankungen sind nicht so selten, wie bisher angenommen: ihre
geschätzte Prävalenz liegt bei 10-15 Fällen pro 100 000 Personen.
Der Verdacht einer mitochondrialen Dysfunktion stellt sich immer
dann, wenn es zu einer unerklärbaren Zusammensetzung von Symptomen
bei scheinbar nicht verwandten Organen kommt. Es sind hauptsächlich
das stark von der Atmungskette abhängige Muskel- und Nervengewebe
betroffen. Ursächlich können Fehler in der Atmungskettenfunktion
sein. Komplex - I - und IV -Mangel stellen dabei die zwei
häufigsten Atmungsketten-Defekte dar. Das Ziel dieser Arbeit
bestand darin, diese beiden Enzyme der Atmungskette
NADH-CoQ-Reduktase (Komplex I) und Cytochrom-C-Oxidase (Komplex IV)
in verschiedenen menschlichen Geweben (Skelettmuskulatur,
Fibroblasten und Chorionzotten) zu charakterisieren. Die zu
untersuchenden Variablen waren dabei die Nachweisbarkeit, die
Proteinkonzentrationsabhängigkeit, die Aktivität, die Haltbarkeit
und die Kinetik der Enzymkomplexe. In Bezug auf die pränatale
Diagnostik sollte die Verwendbarkeit von Chorionzotten geprüft
werden. Aktivitätsmessungen von Patienten wurden dargestellt und
diskutiert. Die Skelettmuskulatur wies die am höchsten messbaren
Aktivitäten bei beiden Komplexen auf. Bei den enzymkinetischen
Studien zeigten alle untersuchten Gewebe für beide Komplexe lineare
Verläufe der Lineweaver-Burk-Diagramme. Die sich aus den Diagrammen
ableitende Maximal-Geschwindigkeit war für den Skelettmuskel in
beiden Enzymen am höchsten. Das Muskelgewebe wies jedoch gegenüber
den Fibroblasten und Chorionzotten eine geringere Affinität zum
Substrat auf. Im Stabilitätstest wurde deutlich, dass sowohl die
NADH-CoQ-Reduktase wie auch die Cytochrom-C-Oxidase bei -20°C
extrem lagerungsinstabil waren. Es konnte bei drei Patienten, die
eine typische Klinik für einen Defekt in der Atmungskette
aufwiesen, eine biochemische Ursache gefunden werden. Bei zwei
Patienten wurde eine reduzierte Aktivität im Komplex I gemessen.
Sie präsentierten eine milde ausgeprägte myopathische Form. Ein
Säugling zeigte einen kompletten Verlust der Komplex-IV-Atkivität.
Dieser litt an Krampfanfällen, muskulärer Hypotonie und schwerer
Azidose litt. Er verstarb an respiratorischer Insuffizienz am 10.
Lebenstag
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