Summary
Lack of oxygen due to ischemia causes a breakdown of adenine, guanine, and uridine nucleotides in heart, brain, liver, and skeletal muscle like in kidney [13]. In consequence of these degradative processes different nucleosides, purines, and pyrimidines, not detectable in normal tissues, accumulate in varying amounts. All these compounds were quantitated spectrophotometrically after their separation by means of special methods of paper chromatography.
According to the results obtained mode and extent of nucleotide catabolism differ from organ to organ. Of special interest is the observation that the degradation of AMP leads only in heart and brain to an accumulation of vasoactive adenosine. The findings are discussed under physiological and biochemical aspects, especially with regard to the enzymatic reactions involved in nucleotide catabolism and the problems of post-anoxic recovery.
Zusammenfassung
Sauerstoffmangel infolge Ischämie verursacht in Herz, Gehirn, Leber und Skeletmuskulatur ebenso wie in der Niere einen über die Nucleosid-Monophosphat-Stufe hinausgehenden Abbau von Adenin-, Guanin- und Uridin-Nucleotiden. Die hierbei auftretenden Nucleoside, Purine und Pyrimidine sowie die einzelnen Nucleotide wurden durch spezielle papierchromatographische Trennungsverfahren in Kombination mit spektrophotometrischen Methoden quantitativ erfaßt.
Zwischen den einzelnen Organen bestehen zum Teil recht erhebliche Unterschiede hinsichtlich Art und Ausmaß der katabolen Reaktionsabläufe. Von besonderem Interesse ist die nur in Herz und Gehirn beim Abbau von AMP erfolgende Akkumulation von vasoaktivem Adenosin. Die möglichen Ursachen dieser beobachteten Organverschiedenheiten und daraus sich ergebende Konsequenzen physiologischer und biochemischer Art werden diskutiert.
Similar content being viewed by others
Literatur
Baer, H. P., G. I. Drummond, and E. L. Duncan: Formation and deamination of adenosine by cardiac muscle enzymes. Mol. Pharmacol. 2, 67 (1966).
Benson, E. S., G. T. Evans, B. E. Hallaway, C. Phibbs, and E. F. Freier: Myocardial creatine phosphate and nucleotides in anoxic cardiac arrest and recovery. Amer. J. Physiol. 201, 687 (1961).
Berne, R. M.: Cardiac nucleotides in hypoxia: possible role in regulation of coronary blood flow. Amer. J. Physiol. 204, 317 (1963).
Brady, T. G., and C. J. O'Donovan: A study of the tissue distribution of adenosine deaminase in six mammal species. Comp. Biochem. Physiol. 14, 101 (1965).
Bretschneider, H. J.: Vergleichende Untersuchungen von Coronar- und Nierendurchblutung unter der Wirkung von Sympathomimetika, Sympatholytika und Adenosinkörpern. In: Kreislaufmessungen. 4. Freiburger Colloquium. München-Gräfelfing: Dr. E. Banaschewski 1964.
— Überlebenszeit und Wiederbelebungszeit des Herzens bei Normo- und Hypothermie. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch. 30, 11 (1964).
Busch, E. W., G. Habel u. P. v. Wichert: Restitution von Adenosinphosphaten im Lebergewebe während der Wiederdurchblutung nach ischämischen Belastungen bis zu 5 Std Dauer. Biochem. Z. 341, 85 (1964).
Conway, E. J., and R. Cooke: The deaminases of adenosine and adenylic acid in blood and tissues. Biochem. J. 33, 479 (1939).
Fink, K., R. B. Henderson, and R. M. Fink: β-Amino butyric acid in rat urine following administration of pyrimidines. J. biol. Chem. 197, 441 (1952).
Gerlach, E., W. Bader u. W. Schwoerer: Über den Stoffwechsel säurelöslicher Phosphor-Verbindungen in der Rattenniere. Pflügers. Arch. ges. Physiol. 272, 407 (1961).
— u. B. Deuticke: Biochemische Aspekte der Adenosin-bedingten Coronardilatation. In: Kreislaufmessungen. 4. Freiburger Colloquium. München-Gräfelfing: Dr. E. Banaschwski 1964.
— u. R. H. Dreisbach: Der Nucleotid-Abbau im Herzmuskel bei Sauerstoffmangel und seine mögliche Bedeutung für die Coronardurchblutung. Naturwissenschaften 50, 228 (1963).
— Zum Verhalten von Nucleotiden und ihren dephosphorylierten Abbauprodukten in der Niere bei Ischämie und kurzzeitiger post-ischämischer Wiederdurchblutung. Pflügers Arch. ges. Physiol. 278, 296 (1963).
— H. J. Döring u. A. Fleckenstein: Papierchromatographische Studien über die Adenin- und Guanin-Nucleotide sowie andere säurelösliche Phosphorverbindungen des Gehirns bei Narkose, Ischämie und in Abhängigkeit von der Technik der Gewebsentnahme. Pflügers Arch. ges. Physiol. 266, 266 (1958).
— R. H. Dreisbach, and B. Deuticke: Paper chromatographic separation of nucleotides, nucleosides, purines, and pyrimidines. J. Chromatogr. 18, 81 (1965).
Hohorst, H. J., F. H. Kreutz u. Th. Bücher: Über Metabolitgehalte und Metabolit-Konzentrationen in der Leber der Ratte. Biochem. Z. 332, 18 (1959).
Imai, S., A. L. Riley, and R. M. Berne: Effect of ischemia on adenine nucleotides in cardiac and skeletal muscle. Circulat. Res. 15, 443 (1964).
Isselhard, W., W. Pohl, W. J. W. Berghoff, D. Schmerbauch u. H. W. Schüler: Versuche zur Verbesserung der Energiebereitstellung im künstlich stillgestellten Herzen und in der Erholung bei Reperfusion. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch. 30, 216 (1964).
Kammermeier, H.: Verhalten von Adenin-Nucleotiden und Kreatinphosphat im Herzmuskel bei funktioneller Erholung nach länger dauernder Asphyxie. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch. 30, 206 (1964).
Kerr, S. E.: Studies on the phosphorus compounds of brain. III. Determinations of adenosine triphosphate and its decomposition products in fresh and autolyzed dog brain. J. biol. Chem. 145, 647 (1942).
— and K. Seraidarian: The pathway of decomposition of myoadenylic acid during autolysis in various tissues. J. biol. Chem. 159, 637 (1945).
Kizer, D. E., B. Cox, C. A. Lovig, and S. F. de Estrugo: Adenylic acid deaminase of rat liver. J. biol. Chem. 238, 3048 (1963).
Kutscher, W., u. W. Sarreither: Ein Beitrag zur Physiologie der Adenylsäure. Klin. Wschr. 26, 698 (1948).
Lamprecht, W., G. Michal u. S. Nägle: Der Stoffwechsel des hypoxischen und anoxischen Herzmuskels. Klin. Wschr. 39, 358 (1961).
Lee, Y. P.: 5′-Adenylic acid deaminase. III. Properties and kinetic studies. J. biol. Chem. 227, 999 (1957).
Overgaard-Hansen, K.: Metabolic regulation of the adenine nucleotide pool. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 104, 330 (1965).
Papenberg, K.: Diskussionsbemerkung in: Zur Bedeutung der freien Nucleotide. 11. Coll. Ges. Physiol. Chem. Mosbach/Baden, S. 25ff. Berlin, Göttingen, Heidelberg: Springer 1961.
Richman, H. G., and L. Wyborny: Adenine nucleotide degradation in the rabbit heart. Amer. J. Physiol. 207, 1139 (1964).
Thorn, W., u. E. W. Busch: RNS- und Metabolitgehalte in Warmblüterorganen nach unterschiedlicher akuter oder chronischer Belastung. Biochem. Z. 339, 112 (1963).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Wesentliche Teile der vorliegenden Arbeit werden von Herrn R. Dierkesmann als Dissertation der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg i. Br. vorgelegt.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Deuticke, B., Gerlach, E. Abbau freier Nucleotide in Herz, Skeletmuskel, Gehirn und Leber der Ratte bei Sauerstoffmangel. Pflügers Archiv 292, 239–254 (1966). https://doi.org/10.1007/BF00362739
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF00362739