Bestimmung der Gluconeogenese mit Deuterium NMR

Forschungsprojekt P 13718Bestimmung der Gluconeogenese mit Deuterium NMRErnst HASLINGER11.10.1999 Glucogenolyse und Gluconeogenese sind zwei wichtige biochemische Reaktionswege, die für die endogene Glucoseproduktion im menschlichen und tierischen Organismus verantwortlich sind. Ziel des Forschungsprojektes ist es eine schnelle und zuverlässige Methode zu entwickeln, die es gestattet quantitative Aussagen über die relativen Beitrage dieser beiden Stoffwechselwege zu machen. Der Grundgedanke dabei ist es, den Deuteriumeinbau in Blutglucose aus mit Deuterium angereichertem, Körperwasser an den verschiedenen Kohlenstoffatomen der Glucose zu bestimmen. Daraus erhalt man Information über die Beiträge der einzelnen Stoffwechselwege zur endogenen Glucoseproduktion. Nach der Einnahme von Trinkwasser, das mit 2H2O angereichert wurde sollen Blutproben genommen und daraus die Glucose isoliert werden. 2H NMR wird eingesetzt um die Anreicherung von Deuterium an den einzelnen Kohlenstoffatomen der Glucose zu bestimmen. Diese Technik wird in kürzerer Zeit mehr Information als die bisher verwendeten Techniken geben.

An der metabolen Energiegewinnung in allen Körperzellen ist Glukose wesentlich beteiligt. Manche Organe, wie das Gehirn, beziehen sogar den Hauptteil der benötigten Energie aus ihr. Ein konstantes Glukoseangebot an alle Zellen und damit ein konstanter Blutzuckerspiegel ist daher lebensnotwendig. Der Blutzuckerspiegel wird durch zwei Prozesse konstant gehalten: einerseits durch Neubildung von Glukose aus einfacheren Molekülen (Gluconeogenese), andererseits durch Freisetzung von Glukose aus in der Leber gespeichertem Glykogen. Beide Prozesse schwanken nahrungsabhängig und es war schon immer eine wichtige Frage, wie groß der jeweilige Anteil an der Regulierung des Blutzuckerspiegels bei Gesunden, besonders aber bei Diabetikern, ist. Eine genaue Kenntnis dieser Prozesse versetzt uns in die Lage, den Wirkmechanismus von Antidiabetika besser einzuschätzen oder den Einfluß fettreicher Nahrung auf den Glukosemetabolismus zu studieren. Auf dieser Basis könnten eventuell neue Diätpläne entwickelt werden. Deuterium wird bei Patienten, die mit Deuterium angereichertes Wasser getrunken haben, bei der Neubildung der Glukose in diese eingebaut. Nach Abnahme einer Blutprobe kann mit Hilfe der von uns entwickelten Techniken mit Hilfe der Deuterium-Kernresonanzspektroskopie quantitativ angegeben werden, wie hoch dieser Einbau ist, und daraus kann ein Maß für den Beitrag der Gluconeogenese zum Gesamtzuckerspiegel erhalten werden. Damit ist es möglich, diese beiden Stoffwechselwege in Gesunden, besonders aber in Diabetikern, zu quantifizieren. Es ist damit einfach und rasch möglich, Einflüsse der Ernährung auf die beiden Stoffwechselwege zu erkennen oder neue Therapiekonzepte für die Behandlung von Diabetes mellitus zu evaluieren.