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sigkeit sind Beispiele für die Anwendung des Prinzips der Isotopenverdünnungsanalyse in
Biologie und Medizin.
Anders als bei dieser statischen Isotopenverdünnungsanalyse spielt bei vielen anderen Traceranwendungen
der Parameter ‚Zeit‘ eine Rolle. Diese Art der Traceranwendung ist Gegenstand
der Tracerkinetik. In der Biochemie und der Medizin ist das mit den Mitteln der Tracerkinetik
oder – wie man auch sagt – der dynamischen Isotopenanalyse zu untersuchende System ein
lebender Organismus oder ein Teil eines lebenden Organismus, in der Humanmedizin eben
der menschlische Körper bzw. ein menschlischer Körperteil, in der Veterinämedizin ein Tier
bzw. ein tierischer Körperteil. So hat die Tracerkinetik in der Medizin mit Modellen des
menschlichen (bzw. tierischen) Stoffwechsels, Kompartimenten bzw. Pools, Stoffströmen,
Geschwindigkeiten von biochemischen und Transportvorgängen usw. zu tun.
Schon 1949 erdachten Sprinson und Rittenberg ein Modell des menschlichen Eiweißstoffwechsels
(Abb. 5) für die Auswertung von 15 N–Traceruntersuchungen, das aus einem Eiweiß–
Pool, einem Nichteiweiß–Stickstoff–Pool und einem Ausscheidungs–Pool besteht (Sprinson
DB und Rittenberg D 1949).
Abbildung 5
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Drei–Pool–Modell des menschlichen Eiweiß–Stoffwechsels.
Pool 1 Nichteiweiß–Stickstoff (Aminosäuren, Amide, Ammoniumsalze usw.)
Pool 2 Eiweiß–Stickstoff
Pool 3 Gesamt–Stickstoff im Urin
Die Pfeile symbolisieren die Flüsse der Stickstoff–Aufnahme und -Ausscheidung, der Synthese (anabole Vorgänge)
und des Abbaus von Eiweiß (katabole Vorgänge).
1962 haben Berman M, Shan E und Weiss MF (1962) eine Methode der mathematischen Modellierung
von Vorgängen in biologischen Systemen vorgelegt, das sich auch für Traceruntersuchungen
als brauchbar erwiesen hat. Das Konzept dieser sogenannten Compartment–Theorie
definiert bestimmte stoffliche Reservoire innerhalb des experimentell zu untersuchenden
Systems, die durch bestimmte Stoffströme miteinander und mit der Umgebung verbunden
sind. In das System eintretende Stoffströme können sein die Nahrung bzw. bestimmte Bestandteile
der Nahrung, Pharmaka oder eben isotop markierte Verbindungen. Andererseits
sind Stoffe wie Urin, Faeces, Atemluft oder — bei laktierenden Tieren — auch Milch bzw.
bestimmte, darin enthaltene Stoffe als Stoffströme zu behandeln, welche das zu untersuchende
System verlassen.
Der enterohepatische Kreislauf, die mikrosomale Biotransformation, anabole und katabole
Prozesse, reduktive Aminierung von Ketosäuren und oxidative Desaminierung von Aminosäuren,
Synthese und Abbau von Polysacchariden, Carboxylierung und Decarboxylierung,
intermediäre Stadien der Metabolisierung von endogenen Stoffen ebenso wie von Xenobiotika
können oft als Stoffströme modelliert werden, welche bestimmte Kompartimente miteinander
verbinden.
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