Die Analyse des Aminosäureprofils im Blut ist ein zentrales diagnostisches Verfahren zur Erkennung von Stoffwechselstörungen, Organfunktionsdefiziten und ernährungsbedingten Veränderungen. Mit Hilfe des ARACUS Aminosäureanalysators, der auf hochpräziser Nachsäulenderivatisierung mit Ninhydrin basiert, lassen sich sowohl genetisch bedingte als auch sekundäre Aminosäurestörungen zuverlässig identifizieren. Diese Methode unterstützt klinische Entscheidungen bei Erkrankungen wie Leberfunktionsstörungen, PKU oder Typ-2-Diabetes durch präzise und frühzeitige Erfassung pathologischer Veränderungen im Aminosäuremuster.
Bestimmung des Aminosäureprofils in Blutproben mittels Nachsäulenderivatisierung und Ninhydrin mit dem Aminosäureanalysator ARACUS
Aminosäuren sind mit ihren biologischen Funktionen eines der wichtigsten Produkte des menschlichen Stoffwechsels. Aminosäuren sind die Grundeinheit der Eiweißmoleküle im Bioorganismus und die wichtige materielle Grundlage für die Aufrechterhaltung der Homöostase. In Form von Aminosäuren wird das täglich aufgenommene Eiweiß vom Verdauungssystem absorbiert und über das Blut in den gesamten Körper transportiert. Defekte in verwandten Proteinen und Enzymen, die am Aminosäurestoffwechsel im menschlichen Körper beteiligt sind, oder verschiedene pathologische Zustände können zu einem abnormalen Aminosäurestoffwechsel und Veränderungen des Aminosäurespiegels im Blut führen. Daher ist es von großer Bedeutung, den Gehalt an Aminosäuren im Blut zu analysieren.
Die Erstellung von Aminosäureprofilen im Plasma ist zu einem wichtigen Instrument für die Diagnose von Stoffwechselstörungen, die Beurteilung des Ernährungszustands und die Überwachung des Krankheitsverlaufs geworden, insbesondere bei Leber- und Nierenerkrankungen (Kalhan & Hanson, 2012).
Bislang wurden mehr als 20 Arten von Aminosäuren detektiert, die an der Proteinsynthese beteiligt sind. Sie kommen in zwei Formen vor: in freiem Zustand im Plasma oder Urin und in gebundenem Zustand als Peptide und Proteine.
Verzweigtkettige Aminosäuren (BCAAs) und aromatische Aminosäuren (AAAs) werden in der klinischen Forschung häufig als Biomarker zur Bewertung der Leberfunktion, der Insulinresistenz und des kardiovaskulären Risikos verwendet (Newgard et al., 2009).
Die Rolle der Aminosäuren im Blutplasma ist besonders wichtig. Bestimmte Krankheiten können jedoch dazu führen, dass der Stoffwechsel der Aminosäuren im Körper gestört wird. Aminosäurestörungen werden in zwei Arten unterteilt: Die eine wird durch entsprechende Genmutationen verursacht, da einige Enzyme, die am Aminosäurestoffwechsel beteiligt sind, und einige Trägerproteine fehlen; genetische Erkrankungen führen zu einer Behinderung der Absorption von Aminosäuren in der Niere oder im Darmtrakt; die andere wird als sekundäre Aminosäurestörung bezeichnet, z. B. Verbrennungen, schwere Traumata, Krankheiten, die durch schwere Läsionen in Organen verursacht werden, die mit dem Aminosäurestoffwechsel zusammenhängen, wie Leber und Niere.
Angeborene Stoffwechselstörungen wie die Phenylketonurie (PKU) oder die Ahornsirup-Urin-Krankheit (MSUD) sind klassische Beispiele für genetisch bedingte Aminosäurestörungen, die für die Diagnose und das Management eine Aminosäurenprofilierung erfordern (Lanpher et al., 2006).
Der größte Teil der aromatischen Aminosäuren und Alanin wird in der Leber abgebaut, während der größte Teil von Isoleucin, Leucin und Valin in Muskeln, Nieren und Gehirn abgebaut wird.
Störungen in diesen Abbauwegen werden häufig mit Stoffwechselkrankheiten wie hepatischer Enzephalopathie oder Muskelschwund in Verbindung gebracht, bei denen die Aminosäurenanalyse im Plasma bei der therapeutischen Überwachung helfen kann (Plauth et al., 2006).
Daher ist es wichtig, den Gehalt an Aminosäuren im Blut zu analysieren, was die notwendige wissenschaftliche Grundlage für die klinische Diagnose oder Beobachtung liefern kann.
Neue Forschungsergebnisse deuten auch darauf hin, dass dynamische Veränderungen der Aminosäuremuster im Plasma als Frühindikatoren für Krankheiten wie Typ-2-Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen dienen könnten (Wang et al., 2011).
Der Aminosäureanalysator ist ein professionelles Instrument für die Aminosäureanalyse. Es wird wegen seiner kurzen Analysezeit und hohen Empfindlichkeit häufig eingesetzt.
Moderne Aminosäureanalysatoren, die auf der Nachsäulenderivatisierung mit Ninhydrin basieren, werden sowohl in der Klinik als auch in der Forschung für ihre Genauigkeit geschätzt und gelten nach wie vor als Goldstandard für die Erstellung von Aminosäureprofilen im Plasma (Cohen & Michaud, 1993).
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Quellen
- Kalhan SC, Hanson RW. „Resurgence of serine: an often neglected but indispensable amino acid.“ J Biol Chem. 2012;287(24):19786-19791.
- Newgard CB, et al. „A branched-chain amino acid-related metabolic signature that differentiates obese and lean humans and contributes to insulin resistance.“ Cell Metab. 2009;9(4):311-326.
- Lanpher BC, et al. „Genetic disorders of amino acid metabolism.“ Transl Sci Rare Dis. 2006;76(2):292-310.
- Plauth M, et al. „ESPEN guidelines on enteral nutrition: liver disease.“ Clin Nutr. 2006;25(2):285-294.
- Wang TJ, et al. „Metabolite profiles and the risk of developing diabetes.“ Nat Med. 2011;17(4):448-453.
- Cohen SA, Michaud DP. „Synthesis of a fluorescent derivatizing reagent, 6-aminoquinolyl-N-hydroxysuccinimidyl carbamate, and its application for the analysis of hydrolysate amino acids via high-performance liquid chromatography.“ Anal Biochem. 1993;211(2):279-287.