Enzymhistochemischer und immunhistochemischer Nachweis der Dihydroorotat-Dehydrogenase im ZSN

Die mitochondrienständige Dihydroorotat-Dehydrogenase katalysiert als viertes Enzym der de novo Pyrimidinsynthese die Oxidation von Dihydroorotat zu Orotat. Damit ist die DHODH entscheidend an der Bereitstellung von Uridinmonophosphat (UMP), sowie von Thymidin- und Cytidinnukleotiden, beteiligt. Die...

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Schaefer, Christian Michael
Beteiligte: Löffler, Monika (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2010
Physiologische Chemie
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Die mitochondrienständige Dihydroorotat-Dehydrogenase katalysiert als viertes Enzym der de novo Pyrimidinsynthese die Oxidation von Dihydroorotat zu Orotat. Damit ist die DHODH entscheidend an der Bereitstellung von Uridinmonophosphat (UMP), sowie von Thymidin- und Cytidinnukleotiden, beteiligt. Diese nehmen als Bausteine der RNA bzw. der DNA eine zentrale Rolle im Zellstoffwechsel ein. In der vorliegenden Arbeit erfolgte erstmals eine umfassende Darstellung der DHODH im zentralen Nervensystem der Ratte. Diese Untersuchungen gaben Aufschluss über die Lokalisation sowie die Aktivität des Enzyms in verschiedenen Bereichen des Gehirns. Der Nachweis der DHODH erfolgte zunächst mittels SDS-Polyacrylamid- Gelelektrophoresen und anschließenden Western Blots. Hierzu wurden vorab die Antikörpertiter für diesen Nachweis experimentell optimiert. Anschließend wurde eine Proteingewinnung und -bestimmung nach Bradford im ZNS-Gewebe durchgeführt. Die folgenden SDS-PAGE und Western Blots wiesen die DHODH in allen resezierten Geweben nach: Demnach wurde das Vorkommen der DHODH in folgenden Hirnregionen gezeigt: Kortex, Striatum, Hippocampus, Thalamus, Hypothalamus, Colliculi superiores, Hypophyse, Kleinhirn, Rückenmark, Hirnstamm und Colliculi inferiores. Eine relativ schwache DHODH-Bande zeigte sich im Western Blot lediglich in Extrakten aus Hirnstamm und Colliculi inferiores. Der Nachweis der Enzymaktivität der DHODH (Umsetzung von Dihydroorotat zu Orotat)im Rattenhirn gelang mittels Nitroblue-Tetrazolium-Reaktion. Hohe Aktivitäten zeigten sich insbesondere in nervenzellreichen Gebieten des Gehirns sowie in der grauen Substanz des Rückenmarkes und den Zellen der Plexus choroidei. Somit wurde die Enzymaktivität der DHODH im ZNS bewiesen, ein Befund, der für den Ablauf der de novo Pyrimidinbiosynthese im ZNS spricht. Unter Anwendung derselben Methodik wurde die Wirkung verschiedener Inhibitoren auf die DHODH im Rattenhirn untersucht. Als besonders potente Inhibitoren der DHODH zeigten sich bereits etablierte Hemmstoffe wie DCL, A77 1726, Atovaquone und Redoxal. Eine Hemmung der Ratten-DHODH durch Brequinar konnte, wenn auch in geringerem Maße, ebenso nachgewiesen werden. Außerdem wurde die inhibitorische Wirkung des bislang kaum untersuchten Stoffes UID1 dargelegt. Dieser erreichte neben einer Inhibition der DHODH-Aktivität, auch eine Hemmung der Succinat-Dehydrogenase-Aktivität im Gehirn der Ratte. Abschließend wurde die Lokalisation der DHODH auf zellulärer Ebene mit Hilfe immunhistochemischer Methoden (ABC-Methode mit anschließendem DAB/Nickel-Nachweis) in ausgewählten Bereichen des Rattenhirns präzisiert. Eindrücke des Aktivitätstests, nach denen die DHODH vor allem neuronal lokalisiert schien, wurden durch den Nachweis unter Anwendung eines affinitätsgereinigten Antikörpers bestätigt. Die Dihydroorotat-Dehydrogenase ist demnach im ZNS der adulten Ratte aktiv und (mit Ausnahme der Ependym- und Plexus choroideus-Epithelzellen) vorwiegend neuronal lokalisiert. UMP, das Produkt der de novo Pyrimidinsynthese, kann, nach weiterer Umwandlung, an RNA-Synthese, Kennedy-Pathway, Glykogensynthese oder Transmitterbildung beteiligt sein. Eine Rolle für die de novo Pyrimidinsynthese im Hirn der Ratte ist somit denkbar.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2010.0058