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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
ABSTRACT

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.

MATERIALI
Numero di prodotto
Marchio
Descrizione del prodotto

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