Biliverdin (BV) Isomers Analysis service

Biliverdin ist ein grünes Pigment, das als Nebenprodukt des Hämoglobinabbaus entsteht. Es besteht aus vier linear verbundenen Pyrrolringen (einem Tetrapyrrol). Biliverdin wird gebildet, wenn die Häm-Gruppe im Hämoglobin an seiner Alpha-Methen-Brücke gespalten wird. Das entstehende Biliverdin wird dann durch das Enzym Biliverdin-Reduktase zu Bilirubin, einem gelben Pigment, reduziert. Die Veränderung der Farbe eines Blutergusses von dunkelviolett nach gelb im Laufe der Zeit ist ein grafischer Indikator für diese Reaktion. Ein Vorläufer des Bilirubins wird aus Hämoglobin biosynthetisiert. Es kommt in der Galle von Amphibien und Vögeln vor, aber nicht in der normalen menschlichen Galle oder im Serum.

Häm ist am besten als Bestandteil von Hämoglobin bekannt, das beim Abbau alternder roter Blutkörperchen freigesetzt wird. Häm ist auch in einer Vielzahl von Enzymen enthalten, deren Umsatz ebenfalls zur Freisetzung von freiem Häm führt. Da freies Häm giftig sein kann, hat die Natur eine Familie von Häm-Oxygenase-Enzymen zum Abbau von Häm entwickelt, deren Blockade zu einer stark erhöhten Ausscheidung von nicht umgewandeltem Häm in der Galle führt. Diese Enzyme spalten den Hämring und bilden Biliverdin, Eisen und ein 1-Kohlenstoff-Fragment als Kohlenmonoxid. CO wird zunehmend als Neurotransmitter geschätzt, und Eisen, das selbst toxisch ist, wird durch eine kürzlich charakterisierte Pumpe aus den Zellen ausgeschieden. Biliverdin scheint ein geeignetes Endprodukt dieses Weges zu sein, da es leicht über die Galle ausgeschieden wird, um in den Darm zu gelangen und den Körper mit den Fäkalien zu verlassen. In der Tat ist Biliverdin bei Vögeln, Reptilien und Amphibien das vorherrschende Endprodukt des Häm-Abbaus. Aus bisher ungeklärten Gründen wird Biliverdin in Säugetieren zusätzlich verstoffwechselt, indem es von der Biliverdin-Reduktase (BVR) zu Bilirubin reduziert wird, ein Schritt, der die Energieressource Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat (NADPH) verbraucht.

Abbildung 1. Enzymatische Reaktionen der Häm-Oxygenase und der Biliverdin-Reduktase.

Biliverdine werden durch oxidative Entfernung einer Methin-Brücke und Verlust des Eisenatoms formal von Häm abgeleitet. Die asymmetrische Natur von Häm IX führt zur Möglichkeit von vier verschiedenen Biliverdin-Isomeren, die jeweils der Entfernung einer anderen Methinbrücke entsprechen und entsprechend benannt sind. So entsprechen die in Schema I dargestellten Ixα-, IXβ-, IXγ- und IXδ-Isomere jeweils der Entfernung der α-, β-, γ- und δ-Brücken des Mesohems. Diese Isomerie ist für die Untersuchung des Häm- und Bilinstoffwechsels von Bedeutung.

Abbildung 2. Strukturen von vier Biliverdin-Isomeren (Ixα, IXβ, IXγ und IXδ).

Biliverdin besitzt bedeutende antimutagene und antioxidative Eigenschaften und kann daher eine nützliche physiologische Funktion erfüllen. Biliverdin und Bilirubin sind nachweislich starke Fänger von Peroxylradikalen. Außerdem hemmen sie nachweislich die Wirkung von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, heterozyklischen Aminen und Oxidationsmitteln, die allesamt mutagene Stoffe sind. Einige Studien haben ergeben, dass Menschen mit höheren Bilirubin- und Biliverdin-Konzentrationen in ihrem Körper seltener an Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen leiden. Es wurde vermutet, dass Biliverdin – wie auch viele andere tetrapyrrolische Pigmente – als HIV-1-Proteaseinhibitor fungieren und sich positiv auf Asthma auswirken könnte, doch sind weitere Untersuchungen erforderlich, um diese Ergebnisse zu bestätigen. Derzeit gibt es keine praktischen Auswirkungen für die Verwendung von Biliverdin bei der Behandlung von Krankheiten.

Bei Säugetieren wird Biliverdin durch Biliverdin-Reduktase schnell umgewandelt. Biliverdin ist daher eine kurzlebige Spezies und liegt im Vergleich zu Bilirubin in relativ geringen Konzentrationen im Serum vor. Erhöhte Biliverdinkonzentrationen im Serum (Hyperbiliverdinämie oder Grüngelbsucht) sind beim Menschen selten und werden meist durch Mutationen in Genen für Stoffwechselenzyme verursacht. Biliverdin gehört nicht zu den Standard-Diagnosetests; mehrere Studien haben jedoch vorgeschlagen, Biliverdin aufgrund seiner antioxidativen und entzündungshemmenden Wirkung in der Therapie einzusetzen. Eine solche Verabreichung könnte die Nachfrage nach einem Biliverdin-Assay in Zukunft erhöhen. Andererseits besteht in der Veterinärmedizin bereits ein Bedarf an einem diagnostischen Biliverdin-Test. Vögel und Reptilien haben eine geringe Biliverdin-Reduktase-Aktivität und produzieren nur sehr geringe Mengen an Bilirubin. Erhöhte Biliverdin-Konzentrationen im Serum, in der Galle oder in den Ausscheidungen können auf eine Anämie aufgrund einer Vergiftung oder Infektion oder auf Leberprobleme oder eine Gallenobstruktion hinweisen. Biliverdinurie ist fast immer ein Zeichen für eine Lebererkrankung und entsteht durch eine Anhäufung von Biliverdin im Serum, die die Nierenschwelle überschreitet. Biliverdin ist daher ein alternativer Analyte in der Diagnostik von Vogel- und Reptilienkrankheiten, für den die Referenzwerte noch nicht festgelegt sind. Darüber hinaus ist Biliverdin bei mehreren Arten ein wichtiges Pigment der Eierschalen. Für Studien zur Färbung von Eiern ist ebenfalls ein Biliverdin-Assay erforderlich, um den Biliverdin-Gehalt in den Eierschalen zu bestimmen.

Es besteht also ein deutlicher Bedarf an einer effizienten, einfachen und kostengünstigen Methode zur Bestimmung von Biliverdin. Creative Proteomics stellt ein eindimensionales Dünnschichtchromatographiesystem zur Verfügung, mit dem die IXα-, IXβ-, IXγ- und IXδ-Isomere von Biliverdin aufgetrennt werden können, wobei jedes Isomer eindeutig identifiziert wird.

Zusammenfassung

• Identifizierung und Quantifizierung von Biliverdin (BV)-Isomeren

Probenbedarf

• Normales Volumen: 100uL Plasma; 50mg Gewebe; 2e7 Zellen
• Minimalvolumen: 50uL Plasma; 30mg Gewebe; 5e6 Zellen

Bericht

• Am Ende des gesamten Projekts wird ein detaillierter technischer Bericht erstellt, der den Versuchsablauf und die Geräteparameter enthält.
• Die Analyten werden als uM oder ug/mg (Gewebe) angegeben, und der CV beträgt in der Regel <10%.
• Der Name der Analyten, die Abkürzung, die Formel, das Molekulargewicht und die CAS-Nummer werden ebenfalls in den Bericht aufgenommen.

Mit integriertem Satz von Trenn, Charakterisierungs-, Identifizierungs- und Quantifizierungssystemen, die sich durch hervorragende Robustheit &, Reproduzierbarkeit, hohe und höchste Empfindlichkeit auszeichnen, bietet Creative Proteomics zuverlässige, schnelle und kosteneffiziente Metabolomics-Dienste für Biliverdin (BV)-Isomere an.

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