Otto Richter

The response of oscillating glycolysis to perturbations in the NADH/NAD system: A comparison between experiments and a computer model

The glycolytic pathway is described by a set of coupled non linear differential equations of first order with respect to time. The individual terms of these equations consist of enzyme velocities assuming a steady state hypothesis for the enzymatic forms. These are specified and the system is solved numerically. Oscillations are explained by interaction of PFK with the adenylate system. The conditions for the occurrence of oscillations are tested in a series of computer runs. The phase relations between intermediates of the model agree with those found in yeast cells. As an application of the model the disturbation of oscillations by the addition of acetaldehyde is simulated. The predictions of the model agree with experimental results.

Simulation of Biochemical Pathways and its Application to Biology and Medicine

In recent years quantitative data on biochemical pathways have accumulated up to a point where a detailed mathematical analysis of multi-enzymesystems concerning their dynamics and regulatory properties has become possible: the knowledge of the structure of a pathway, its metabolite scheme, the pool sizes involved, and the kinetic laws of its enzymes enable its mathematical description in terms of coupled non-linear differential equations.

Auswertung von Rückstandskurven mit biphasischer Kinetik

SummaryMedication of trout and carps with chloramphenicol and sulfadimidine results in tissue residues which best fit by a biexponential decay curve. The analysis of residues does not reveal any systematic deviations of the data from the model. On the basis of this model half lives for the fast and slow drug elimination phases can be estimated.For the assessment of withdrawal times it is necessary to compute confidence limits for the decay curves. A withdrawal time may be defined by the intersection of recommended maximal concentrations with the upper confidence limit. This analysis does not include any metabolites.This model is also suited for monitoring purposes. It is recommended to apply the procedure to all chemicals exhibiting biexponential decay kinetics.ZusammenfassungNach Medikation von Forellen und Karpfen mit Chloramphenicol und Sulfadimidinergeben sich Rückstandskurven mit biphasischer Kinetik. Für die rechnerische Erfassung wird die biexponentielle Funktion aus dem Zwei-Kompartiment-Modell zugrundegelegt und den Daten der erhaltenen Mcßserien angepaßt. Die notwendige Prüfung des Modells zeigt an, daß es korrekt ist.Damit eröffnet sich die Möglichkeit zur Berechnung der Halbwertzeiten für die schnelle Anfangs- und für die Plateau-Phase der Arzneistoff-Elimination. Das zusätzlich berechnete Konfidenzband der Rückstandskurven legt schließlich den Zeitwert einer notwendigen Absetzdauer fest, wenn ein entsprechender Höchstwert bekannt ist und dafür zunächst nur der nichtmetabolisierte Arzneistoff berücksichtigt wird.Das vorgestellte Auswertungsmodell eignet sich ebenso für die Bewertung von Einzelproben und wird allgemein nach erforderlicher Anpassung in sämtlichen Rückstandsfallen einsetzbar sein, die sich mit einer biphasischen Kinetik charakterisieren lassen.

Wirkstoff-Verbleib nach dem Verzehr rückstandshaltiger Lebensmittel

SummaryPharmacokinetic models are presented for the computation of time courses of blood levels of drugs in man following the consumption of contaminated food. Mathematically, two linear systems of differential equations are set up for the donor organism (e.g., trout) and for the recipient, (e.g., man), where the first system generates the initial conditions for the second. Models of this kind are applied to the transfer of chloramphenicol to man via carp and trout (which had previously been administered this drug) and to the transfer of theophylline to infants via breast milk. Limiting concentration profiles are computed by constructing the most favourable and most adverse combinations of parameters with respect to drug elimination in both the donor and recipient organism.ZusammenfassungEs werden pharmakokinetische Modelle angegeben, um den Konzentrationsverlauf von Arzneimittelrückständen im Menschen zu berechnen, die mit der Nahrung aufgenommen werden. Dabei lassen sich zwei Kompartimentmodelle für die Kinetik in der Nahrung und im Menschen koppeln: Das erste System liefert die Anfangswerte (bzw. eine Folge von Anfangswerten) für das zweite System. Das Modell wird auf die Übertragung von Chloramphenicol durch Speisefische auf den Menschen und auf die Übertragung von Theophyβin durch die Muttermilch auf gestillte Säuglinge angewendet. Durch Einführung einer günstigsten und ungünstigsten Parameterkombination werden Grenzverläufe für die Blutspiegel berechnet, die als Grundlage einer Rückstandsbewertung dienen können.

Simulation von Ökosystemen

In einem Okosystem fliest Biomasse und damit Energie in Form von energiereichen organischen Verbindungen von den Primarproduzenten uber die Herbivoren zu den Karnivoren und von dort letztlich zu den Destruenten, wobei der Wirkungsgrad der Energieumwandlung von Ebene zu Ebene abnimmt. Eine trophische Ebene in einem Okosystem ist durch ihre Position innerhalb dieser Hierarchie gekennzeichnet. Abb. 1 zeigt das Blockbild eines minimalen Okosystems mit den Komponenten Primarproduzent (PP), Herbivor (H), Karnivor (K), Destruenten (D) und Nahrstoffen (N).