%0 Generic
%A Lüdtke, Doreen
%D 2009
%F heidok:9887
%K Proteinexpression , Enzymatische AktivitätCytochrome-P450 , metabolism , gastrointestinal tract , protein expression
%R 10.11588/heidok.00009887
%T Charakterisierung der Proteinexpression und Funktion metabolischer Enzyme im Darm der Ratte
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/9887/
%X Der Darm ist kein homogen aufgebautes Organ, sondern unterliegt in der Morphologie, als auch in seiner Proteinverteilung Veränderungen vom proximalen bis distalen Ende. Da der intestinale Metabolismus eine große Auswirkung auf die Bioverfügbarkeit von oral aufgenommen Arzneistoffen besitzen kann, basiert eine erfolgreiche Arzneimittelentwicklung auch auf dem umfangreichen Wissen über metabolische Enzyme entlang des Darms. Wie die Hepatozyten, enthalten ebenso die Enterozyten ein Set an verschiedenen Cytochrome P450 (CYP P450) und anderen metabolisierenden Enzymen der Phase-I und -II. Obwohl die involvierten Enzyme für die Leber gut charakterisiert sind, existieren nur wenige Informationen über ihre Expression/Funktion in der Darmwand und entlang des gesamten Darms. Im Rahmen dieser Doktorarbeit konnte gezeigt werden, das mehrere CYP P450 Enzyme (CYP3A, 2B1, 2C6, 2D1, 1A1) und weitere Enzyme der Phase-I/-II (17ß-HSD2, UGT) im Darm exprimiert werden. Außerdem wurde gezeigt, dass CYP2B1 und 3A eine kontinuierlich verminderte Expression entlang des Darms aufweisen, und dominant in den Zellen der Zottenspitze exprimiert werden, also genau dort wo die meisten Nähr- und Arzneistoffe absorbiert werden. Mengenmäßig stellen CYP2B1 (ca. 65 %) und 3A (ca. 28 %) die dominanten CYP P450 Isoformen im proximalen Darm der Ratte dar. Dagegen spielen die Enzyme CYP2C6 und 2D1 im Darm eine eher untergeordnete Rolle. Daraus kann die Hypothese abgeleitet werden, dass diese beiden Enzyme eher eine Rolle im endogenen Abbauprozess spielen, als im Metabolismus von Arzneistoffen. Im Rahmen dieser Doktorarbeit konnte weiterhin gezeigt werden, dass der proximale Darm im Vergleich zur Leber circa 15fach niedrigere und der distale Darm circa 100fach niedrigere CYP P450 Mengen enthält. Auch ist die CYP P450 Verteilung in der Leber ganz anders, als im Darm. Während im Darm CYP3A und 2B1 dominieren, stellen in der Leber alle untersuchten CYP P450 Enzyme gleichgroße Fraktionen an der CYP P450 Gesamtsumme. Des Weiteren wurden zwei unterschiedliche in vitro Modelle eingesetzt um den intestinalen Metabolismus zu charakterisieren. Zum einem wurden isolierte primäre Enterozyten der Ratte verwendet, zum anderen intakte Darmsegmente der Ratte („Everted Sacs“). Beide Modelle lieferten vergleichbare Abbauraten der untersuchten Test-Substanzen: Dextromethorphan, Testosteron, Midazolam und Bupropion. Basierend auf den Abbauraten konnte die intrinsische Clearances (CLint) Werte für alle Test-Substanzen in beiden Modellen errechnet werden. Von allen untersuchten Test-Substanzen zeigt Testosteron den höchsten Abbau im Darm. Dieser Abbau erfolgt dabei hauptsächlich über das Phase-I-Enzym 17ß-HSD2. Die anderen Test-Substanzen werden dagegen hauptsächlich über CYP P450 Enzyme abgebaut, was auch über Versuchsansätze mit Aminobenzotriazol (ABT), einem irreversiblen CYP P450 Inhibitor, bestätigt werden konnte. Des Weiteren konnte anhand der CLint ES-Werte der Testsubstanzen und unter Zuhilfenahme von ermittelten Skalierungsfaktoren die CLint DR der Test-Substanzen errechnet werden. Aus diesen Ergebnissen konnten wiederum mittels „QGut Modell“ die „First pass“ in vivo Clearances (CLFP Darm) und der Substanzanteil der unmetabolisiert die Darmwand übertritt (FG-Werte) für alle Test-Substanzen berechnet werden. Dabei errechnete sich für Testosteron (4.7 mL/min/kg Körpergewicht) und Bupropion (3.4 mL/min/kg Körpergewicht) die höchsten CLFP Darm-Werte und die niedrigsten FG-Werte für die proximalen Darmregionen. Im distalen Dünndarm sinkt für beide Substrate der Metabolismus stark ab, was eine Erhöhung der FG-Werte zur Folge hat.  Neben den „Everted Sacs“ können auch primäre Enterozyten für die Vorhersage von intestinalen Metabolismus und Absorption eingesetzt werden. Allerdings erfordert eine valide Vorhersage eine reproduzierbare hohe Vitalität der Enterozytenkulturen. Die Methode wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit aufgebaut, aber noch weitere Schritte sind notwendig, um sie weiter zu optimieren und anwenden zu können.