Der Aminosäuren-Stoffwechsel des normalen menschlichen Gehirns

Zusammenfassung

Bei 15 gesunden freiwilligen Versuchspersonen haben wir die Hirndurchblutung, die cerebrale Aufnahme von Sauerstoff und Glucose sowie die Abgabe von Kohlensäure und Lactat aus dem Gehirn gemessen. Ferner wurden die cerebralen arteriovenösen Differenzen von Taurin, Harnstoff, Asparaginsäure, Threonin-Asparagin, Serin, Glutaminsäure, Prolin, Citrullin, Glycin, Alanin, Valin, Cystin, Methionin, Isoleucin, Leucin, Tyrosin, Phenylalanin, Ammoniak, Ornithin, Lysin und Histidin bestimmt. Die für den Normalfall ermittelten Werte von Hirndurchblutung, Sauerstoff- und Glucoseverbrauch des Gehirns sowie Abgabe von Kohlensäure und Milchsäure aus dem Gehirn stimmen mit denen anderer Untersucher überein. Die Differenzen der Aminosäurenkonzentrationen zwischen arteriellem und hirnvenösem Mischblut zeigten im Durchschnitt entweder eine positive (Aufnahme), negative (Abgabe) oder keine Differenz. Lediglich die sog. glucoplastischen Aminosäuren zeigten eine größere cerebrale arteriovenöse Differenz. Unter normalen Bedingungen findet zwar ein Austausch von Aminosäuren zwischen Blut und Hirngewebe statt, die entscheidende Bildung von Aminosäuren erfolgt jedoch erst im Gehirn in dem um einen γ-Aminobuttersäure-shunt erweiterten Krebscyclus. Normalerweise werden in die beiden im Gehirn befindlichen Aminosäurepools mehr Aminosäuren eingeschleust als für funktionelle oder strukturelle Aufgaben notwendig ist, so daß der „Überschuß“ aus dem Gehirn abgegeben wird.

Summary

In 15 healthy volunteers we measured cerebral blood flow, the uptake of oxygen and glucose, and the output of CO₂ and lactate of the brain. Furtheron we determined the cerebral arterio-venous differences of taurine, urea, aspartate, threonineasparagine, serine glutamic, acid, proline, citrulline glycine, alanine, valine, cystine, methionine, isoleucine, leucine, tyrosine, phenylalanine, ammonia, ornithine, lysine, and histidine. The normal values of cerebral blood flow, uptake of oxygen and glucose, and the output of CO₂ and lactate agreed with those reported by other investigators. Differences of the mean concentrations of the amino-acids between arterial and venous blood of the internal jugular bulb were positive (uptake) as well as negative (output) or there was no difference at all. Under normal conditions we found a small exchange of amino acids between blood and brain. The main formation of amino acids in the brain, however, is accounted for by the combined activity of the Krebs cycle and the GABA-shunt. Normally, more amino acids are synthetized than required by the two cerebral amino acid pools for maintaining the structural and functional tasks of the brain, the excess amino acids being released into the venous blood.