FRS-13014_Systembiologie_8_2014

Abbildung 2: Die duale Rolle der Leber im systemischen Glucosestoffwechsel.
Die Leber ist in der Lage zwischen Glucoseproduktion bei niedriger Blutglucose und Glucoseverbrauch bei hoher Blutglucose
umzuschalten. In den Hepatozyten kann Glucose für die Energieerzeugung mittels Glykolyse verwendet oder de novo synthetisiert
werden (Gluconeogenese). Darüber hinaus kann Glucose in Form von Glykogen gespeichert werden, wenn die Blutglucose hoch ist
(Glykogensynthese) oder aus Glykogen freigesetzt werden, wenn die Blutglucose niedrig ist (Glykogenolyse) (Grafi k: M. König).
Ein Meilenstein für die Modellierung des Leberstoffwechsels
war dabei die Rekonstruktion des Reaktionsnetzwerks HepatoNet1
(Gille et al., 2010).
Modells bildet die Beschreibung der individuellen Prozesse mittels
gewöhnlicher Differenzialgleichungen, die es erlauben, das
zeitliche Verhalten des Stoffwechsels zu simulieren.
Um die zentrale Rolle der Leber für die Glucosehomöostase besser
zu verstehen wurde innerhalb des Virtual Liver Networks
ein detailliertes kinetisches Model des Glucosestoffwechsels
entwickelt (Koenig et al., 2012; Abbildung 3). Dieses umfasst unter
anderem die hormonelle Kontrolle des Glucosestoffwechsels
durch Insulin und Glucagon über Veränderungen im Phosphorylierungszustand
von Schüsselenzymen, welches hormonelle
Kontrolle und Metabolismus miteinander koppelt. Den Kern des
Das Modell kann die duale Rolle der Leber als Produzent (HGP)
und Verbraucher (HGU) von Glucose abhängig von der dynamischen
Änderung des Blutglucosespiegels sowie der Hormone
Insulin und Glucagon basierend auf den kinetischen Eigenschaften
einzelner Enzyme beschreiben und so die systemische
Organfunktion der Leber im Glucose-Stoffwechsel darstellen
(Abbildung 3).
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Forschung Homöostase der Blutglucose
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