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Main Title: Speziationsanalyse von proteingebundenen Elementen in Cytosolen als biologische Marker für Lebensprozesse unter besonderer Berücksichtigung der Metallothioneine im Gehirn
Translated Title: Speciation analysis of protein-bound elements in cytosols as biological markers for metabolic processes with special emphasis on metallothioneins in the brain
Author(s): Richarz, Andrea-Nicole
Advisor(s): Brätter, Peter
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Bei der Aufklärung der Rolle von Spurenelementen in komplexen physiologischen oder pathologischen Stoffwechselvorgängen erlaubt die Speziationsanalyse tiefere Einblicke in die im Organismus ablaufenden Prozesse als die Bestimmung von Gesamtelementgehalten. In der vorliegenden Arbeit wurden die an unterschiedliche Proteine im Cytosol von menschlichen Geweben gebundenen Elemente untersucht. Im Vordergrund standen dabei die Metallothioneine (MT) - niedermolekulare, cysteinreiche, metallbindende Proteine, welche als an zahlreichen vitalen Stoffwechselprozessen beteiligt angesehen werden. Die Isoform MT-3 wurde vor allem im Gehirn gefunden und seit ihrer Entdeckung in Zusammenhang mit Morbus Alzheimer (AD) diskutiert. Zur Speziationsanalyse wurden Verbundverfahren aus chromatographischer bzw. kapillarelektrophoretischer Trennung der Biomoleküle und on-line gekoppelter Elementdetektion mittels Plasmamassenspektrometrie (ICP-MS) eingesetzt. Die Abtrennung des MT-3 von den anderen Isoformen war dabei für eine gesonderte Betrachtung wichtig. Die einzelnen Signale wurden verschiedenen Proteinen mittels spezifischer Nachweise im Eluat der Trennungen zugeordnet. Die Identität des MT-3-Peaks konnte sicher bestätigt werden. Neben der Größenausschlußchromatographie wurden weitere Trennverfahren verwendet, welche je nach dem Ziel der durchzuführenden Untersuchung ausgewählt werden müssen. In Kooperation mit dem GKSS Forschungszentrum, Geesthacht, wurde die dort entwickelte Kapillarzonenelektrophorese-ICP-MS-Kopplung für die Anwendung auf komplexe biologische Proben optimiert. Auftretende Probleme der Vergleichbarkeit von Signalen durch Variationen der Migrationszeiten wurden durch eine rechnerische Anpassung der Zeitachsen mittels mitlaufender Markersubstanzen gelöst. Zusätzliche Informationen wurden durch die Hintereinanderschaltung unterschiedlicher Trennmethoden erhalten. Die Betrachtung der Elementprofile von verschiedenen Organen bestätigte die Hypothese, daß unterschiedliche Organe mit auf unterschiedliche Aufgaben spezialisierten Zellarten auch verschiedene Metalloprotein-Zusammensetzungen aufweisen. Die Verteilung der proteingebundenen Elemente in einem Organ von verschiedenen Patienten zeigte ebenfalls deutliche, auf unterschiedliche pathologische Prozesse zurückzuführende Unterschiede. Um die in der Literatur uneinheitlichen Angaben zur Metallbeladung von MT-3 zu klären, wurde in einem Projekt am Center for Biochemical and Biophysical Sciences and Medicine an der Harvard Medical School, Boston, natives MT-3 aus Schweinegehirn untersucht. Es zeigte sich, daß im Cytosol mehrere, nicht trennbare Formen von MT-3 existieren, wobei es sich wahrscheinlich um unterschiedliche Metallbeladungen handelt, welche auch vom individuellen physiologischen Zustand abhängen. Die Betrachtung eines größeren Probenkollektives ist demnach aussagekräftiger. Bei der Untersuchung eines Kollektives von AD- und Kontroll-Gehirnproben wurde ein signifikanter Unterschied von Elementgehalten in weißer und grauer Masse, jedoch nicht zwischen AD- und Kontrollproben gefunden. Das Hauptaugenmerk lag auf dem Vergleich der MT-Signale in den Elementprofilen, wobei die wenig variierenden Signale der Superoxid Dismutase sich als nützlicher Bezugspunkt erwiesen. Die MT-Metall-Signale waren bei den AD-Proben niedriger. Es zeigte sich jedoch, daß der größere Anteil an oxidierten MT im Cytosol der AD-Gehirne ein entscheidenderer Unterschied zu den Kontrollen war. Dies wies auf verstärkte oxidative Prozesse im Laufe der Erkrankung hin.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-4930
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/888
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-591
Exam Date: 17-Apr-2002
Issue Date: 12-Jun-2002
Date Available: 12-Jun-2002
DDC Class: 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): CZE-ICP-MS
Gewebecytosol
HPLC-ICP-MS
M. Alzheimer
Metallothioneine
MT-3
Speziationsanalyse
Spurenelemente
Alzheimer's disease
CZE-ICP-MS
HPLC-ICP-MS
Metallothioneins
MT-3
Speciation analysis
Tissue cytosol
Trace elements
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