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  • Integrated metabolic spatial-temporal model for the prediction of ammonia detoxification during liver damage and regeneration.

Integrated metabolic spatial-temporal model for the prediction of ammonia detoxification during liver damage and regeneration.

Hepatology (Baltimore, Md.) (2014-03-29)
Freimut Schliess, Stefan Hoehme, Sebastian G Henkel, Ahmed Ghallab, Dominik Driesch, Jan Böttger, Reinhard Guthke, Michael Pfaff, Jan G Hengstler, Rolf Gebhardt, Dieter Häussinger, Dirk Drasdo, Sebastian Zellmer
ZUSAMMENFASSUNG

The impairment of hepatic metabolism due to liver injury has high systemic relevance. However, it is difficult to calculate the impairment of metabolic capacity from a specific pattern of liver damage with conventional techniques. We established an integrated metabolic spatial-temporal model (IM) using hepatic ammonia detoxification as a paradigm. First, a metabolic model (MM) based on mass balancing and mouse liver perfusion data was established to describe ammonia detoxification and its zonation. Next, the MM was combined with a spatial-temporal model simulating liver tissue damage and regeneration after CCl4 intoxication. The resulting IM simulated and visualized whether, where, and to what extent liver damage compromised ammonia detoxification. It allowed us to enter the extent and spatial patterns of liver damage and then calculate the outflow concentrations of ammonia, glutamine, and urea in the hepatic vein. The model was validated through comparisons with (1) published data for isolated, perfused livers with and without CCl4 intoxication and (2) a set of in vivo experiments. Using the experimentally determined portal concentrations of ammonia, the model adequately predicted metabolite concentrations over time in the hepatic vein during toxin-induced liver damage and regeneration in rodents. Further simulations, especially in combination with a simplified model of blood circulation with three ammonia-detoxifying compartments, indicated a yet unidentified process of ammonia consumption during liver regeneration and revealed unexpected concomitant changes in amino acid metabolism in the liver and at extrahepatic sites. The IM of hepatic ammonia detoxification considerably improves our understanding of the metabolic impact of liver disease and highlights the importance of integrated modeling approaches on the way toward virtual organisms.

MATERIALIEN
Produktnummer
Marke
Produktbeschreibung

Sigma-Aldrich
Ammoniak -Lösung, 7 N in methanol
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, powder, BioReagent, Molecular Biology, suitable for cell culture
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, ACS reagent, 99.0-100.5%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Harnstoff, 8 M (after reconstitution with 16 mL high purity water)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff -Lösung, BioUltra, ~8 M in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak -Lösung, 2.0 M in ethanol
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, ReagentPlus®, ≥99.5%, pellets
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Hämatoxylin
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, BioUltra, Molecular Biology, 99% (T)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak, anhydrous, ≥99.98%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, BioXtra, pH 7.5-9.5 (20 °C, 5 M in H2O)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak -Lösung, 0.4 M in dioxane
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak -Lösung, 4 M in methanol
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak -Lösung, 0.4 M in THF
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Hämatoxylin, certified by the BSC
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, suitable for electrophoresis
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak -Lösung, 2.0 M in isopropanol
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, puriss., meets analytical specification of Ph. Eur., BP, USP, 99.0-100.5%, 99.0-101.0% (calc. on dry substance)
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Supelco
Harnstoff, analytical standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, meets USP testing specifications
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
USP
Harnstoff, United States Pharmacopeia (USP) Reference Standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff, puriss. p.a., ACS reagent, reag. Ph. Eur., ≥99%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak, puriss., anhydrous, ≥99.95%
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff -Lösung, 40 % (w/v) in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Millipore
Harnstoff -Lösung, suitable for microbiology, 40% in H2O
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Ammoniak-14N, 99.99 atom % 14N
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Harnstoff, European Pharmacopoeia (EP) Reference Standard
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.
Sigma-Aldrich
Harnstoff-12C, 99.9 atom % 12C
Preise und Verfügbarkeit sind derzeit nicht verfügbar.