Neuere Ergebnisse der Entwicklung und Anwendung ... - FAN GmbH

Der mathematische Formalismus der Compartment–Theorie ist auf die Annahme gegründet,
daß die Kompartimente durch stoffliche — und im Falle von Traceruntersuchungen auch
isotopische — Homogenität ausgezeichnet sind, wobei diese Homogenität zustande kommt
durch rasche Vermischung, beispielsweise durch Zirkulation bzw. Peristaltik oder einfach
durch den Aufenthalt in ein und demselben, relativ abgeschlossenen Organ, wie etwa der Leber
oder der Blase.
Für jedes dieser Kompartimente gilt eine Stoffbilanzgleichung:
in das Kompartiment
eintretenden
Stoffströme
–
Summe der das
Kompartiment
verlassenden Stoffströme
20
=
zeitliche Änderung der
Stoffmenge in diesem
Kompartiment
Wenn die Größe des Kompartiments, d. h. die Stoffmenge in dem Kompartiment, konstant ist,
vereinfacht sich die Stoffbilanz zu:
Summe der in das Kompartiment
eintretenden Stoffströme
= Summe der das Kompartiment verlassenden
Stoffströme
In beiden Fällen erhält man eine durch die Zahl der Kompartimente gegebene Zahl von Bestimmungsgleichungen
für der direkten experimentellen Bestimmung (meist) nicht zugängliche
Stoffströme bzw. Poolgrößen.
Es ist der entscheidende Fortschritt, den die Einführung der Tracertechnik ermöglicht hat, daß
zu jeder dieser Stoffbilanzen eine entsprechende Isotopenbilanz hinzutritt und so die Zahl der
Bestimmungsgleichungen verdoppelt wird. Deshalb gelangt man mit Traceruntersuchungen
zu Einsichten, die in entscheidendem Maße über die Möglichkeiten klassischer Untersuchungen
hinausgehen.
Diese wichtige Aussage soll durch ein Beispiel näher erläutert werden: Das Ergebnis einer
Untersuchung über Probleme der parenteralen Ernährung durch bloße Bilanzierung der
aufgenommenen und ausgeschiedenen Stoffmengen und der Körpermasse der Probanden wird
niemals hinausgehen über die Kenntnis der Differenz zwischen Anabolismus und
Katabolismus, während im Ergebnis einer Traceruntersuchung die Geschwindigkeiten sowohl
der anabolen als auch der katabolen Prozesse erhalten werden.
Während lebenden Organismen verabreichte endogene Stoffe in der Regel in ein Kompartiment
(oder in mehrere Kompartimente) innerhalb dieser Organismen eintreten, werden Xenobiotika
wie z. B. Pharmaka normalerweise nicht in ein solches Kompartiment gelangen, weil
der Organismus solche Reservoire gar nicht enthält. Die Auswertung der experimentellen
Ergebnisse solcher Untersuchungen ist dann wesentlich einfacher. Im Rahmen der Compartment–Theorie
ist in diesen Fällen die Größe der entsprechenden Kompartimente gleich Null
zu setzen.
Man beachte, daß Autoren, die auf den strengen mathematischen Formalismus der Compartment–Theorie
keinen Wert legen, anstelle des Ausdrucks „Kompartiment“ (oder „Compartment“)
meist den Terminus „Pool“ benutzen.
Die Ergebnisse solcher Art von Tracer–Untersuchungen über den Stoffwechsel endogener
Substanzen können als Pool–Größen (in mol) oder, wenn Stoffströme zu charakterisieren
sind, als Turnover–Raten (in mol/s) bzw. Turnover–Zeiten (in s) angegeben werden. Hauptsächlich
für markierte Xenobiotika sind weitere Fachtermini in Gebrauch, wie