ARACHIDONSÄURE: FUNKTIONEN, ERNÄHRUNG, KASKADE - BIOLOGIE - 2025

Die Arachidonsäure ist eine Verbindung von 20 Kohlenstoffen. Es ist eine mehrfach ungesättigte Fettsäure, da sie Doppelbindungen zwischen ihren Kohlenstoffen aufweist. Diese Doppelbindungen befinden sich in Position 5, 8, 11 und 14. Aufgrund der Position ihrer Bindungen gehören sie zur Gruppe der Omega-6-Fettsäuren.

Alle Eicosanoide - Lipidmoleküle, die an verschiedenen Pfaden mit lebenswichtigen biologischen Funktionen (z. B. Entzündungen) beteiligt sind - stammen aus dieser 20-Kohlenstoff-Fettsäure. Ein Großteil der Arachidonsäure befindet sich in den Phospholipiden der Zellmembran und kann von einer Reihe von Enzymen freigesetzt werden.

Arachidonsäure ist an zwei Wegen beteiligt: ​​dem Cyclooxygenase-Weg und dem Lipoxygenase-Weg. Ersteres führt zur Bildung von Prostaglandinen, Thromboxanen und Prostacyclin, während letzteres Leukotriene erzeugt. Diese beiden enzymatischen Wege sind nicht miteinander verbunden.

Eigenschaften

Arachidonsäure hat eine Vielzahl von biologischen Funktionen, darunter:

- Es ist ein integraler Bestandteil der Zellmembran und verleiht ihr die für die normale Funktion der Zelle erforderliche Fließfähigkeit und Flexibilität. Diese Säure durchläuft auch Deacylierungs- / Reacylierungszyklen, wenn sie als Phospholipid in Membranen gefunden wird. Der Prozess wird auch als Lands-Zyklus bezeichnet.

- Es kommt insbesondere in den Zellen des Nerven-, Skelett- und Immunsystems vor.

- Im Skelettmuskel hilft es bei der Reparatur und beim Wachstum. Der Prozess findet nach körperlicher Aktivität statt.

- Nicht nur die von dieser Verbindung produzierten Metaboliten haben biologische Bedeutung. Säure in ihrem freien Zustand kann verschiedene Ionenkanäle, Rezeptoren und Enzyme modulieren und sie entweder durch verschiedene Mechanismen aktivieren oder deaktivieren.

- Die aus dieser Säure gewonnenen Metaboliten tragen zu Entzündungsprozessen bei und führen zur Bildung von Mediatoren, die für die Lösung dieser Probleme verantwortlich sind.

- Freie Säure fördert und moduliert zusammen mit ihren Metaboliten die Immunantwort, die für die Resistenz gegen Parasiten und Allergien verantwortlich ist.

Arachidonsäure in der Ernährung

Arachidonsäure kommt im Allgemeinen aus der Nahrung. Es ist reichlich vorhanden in Produkten tierischen Ursprungs, in verschiedenen Fleischsorten, Eiern und anderen Lebensmitteln.

Die Synthese ist jedoch möglich. Um dies durchzuführen, wird Linolsäure als Vorstufe verwendet. Dies ist eine Fettsäure mit 18 Kohlenstoffatomen in ihrer Struktur. Es ist eine essentielle Fettsäure in der Ernährung.

Arachidonsäure ist nicht essentiell, wenn genügend Linolsäure verfügbar ist. Letzteres kommt in erheblichen Mengen in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs vor.

Arachidonsäure-Kaskade

Verschiedene Reize können die Freisetzung von Arachidonsäure fördern. Sie können vom hormonellen, mechanischen oder chemischen Typ sein.

Freisetzung von Arachidonsäure

Sobald das notwendige Signal gegeben ist, wird die Säure durch das Enzym Phospholipase A ₂ (PLA2) aus der Zellmembran freigesetzt , aber Blutplättchen haben zusätzlich zu PLA2 auch eine Phospholipase C.

Säure allein kann als zweiter Botenstoff fungieren und andere biologische Prozesse modifizieren, oder sie kann auf zwei verschiedenen enzymatischen Wegen in verschiedene Eicosanoidmoleküle umgewandelt werden.

Es kann durch verschiedene Cyclooxygenasen freigesetzt werden und es werden Thromboxane oder Prostaglandine erhalten. Ebenso kann es auf den Lipoxygenase-Weg gerichtet werden und Leukotriene, Lipoxine und Hepoxiline werden als Derivate erhalten.

Prostaglandine und Thromboxane

Die Oxidation von Arachidonsäure kann den Weg der Cyclooxygenierung und der PGH-Synthetase einschlagen, deren Produkte Prostaglandine (PG) und Thromboxan sind.

Es gibt zwei Cyclooxygenasen in zwei getrennten Genen. Jeder führt bestimmte Funktionen aus. Das erste, COX-1, ist auf Chromosom 9 kodiert, kommt in den meisten Geweben vor und ist konstitutiv; das heißt, es ist immer vorhanden.

Im Gegensatz dazu erscheint COX-2, das auf Chromosom 1 kodiert ist, durch hormonelle Wirkung oder andere Faktoren. Darüber hinaus ist COX-2 mit Entzündungsprozessen verbunden.

Die ersten Produkte, die durch COX-Katalyse erzeugt werden, sind cyclische Endoperoxide. Anschließend erzeugt das Enzym eine Sauerstoffanreicherung und Cyclisierung der Säure unter Bildung von PGG2.

Nacheinander fügt dasselbe Enzym (diesmal jedoch mit seiner Peroxidasefunktion) eine Hydroxylgruppe hinzu und wandelt PGG2 in PGH2 um. Andere Enzyme sind für die Katalyse von PGH2 zu Prostanoiden verantwortlich.

Funktionen von Prostaglandinen und Thromboxanen

Diese Lipidmoleküle wirken auf verschiedene Organe wie Muskeln, Blutplättchen, Nieren und sogar Knochen. Sie nehmen auch an einer Reihe von biologischen Ereignissen teil, wie z. B. der Entstehung von Fieber, Entzündungen und Schmerzen. Sie spielen auch eine Rolle im Traum.

Insbesondere katalysiert COX-1 die Bildung von Verbindungen, die mit Homöostase, Magenzytoprotektion, Regulation des Gefäß- und Asttonus, Uteruskontraktionen, Nierenfunktionen und Thrombozytenaggregation zusammenhängen.

Deshalb wirken die meisten Medikamente gegen Entzündungen und Schmerzen, indem sie Cyclooxygenaseenzyme blockieren. Einige gebräuchliche Medikamente mit diesem Wirkmechanismus sind Aspirin, Indomethacin, Diclofenac und Ibuprofen.

Leukotriene

Diese drei Doppelbindungsmoleküle werden vom Enzym Lipoxygenase produziert und von Leukozyten sekretiert. Leukotriene können etwa vier Stunden im Körper bleiben.

Lipoxygenase (LOX) enthält ein Sauerstoffmolekül in Arachidonsäure. Es gibt mehrere LOXs, die für Menschen beschrieben wurden. Innerhalb dieser Gruppe ist das wichtigste 5-LOX.

5-LOX erfordert die Anwesenheit eines aktivierenden Proteins (FLAP) für seine Aktivität. FLAP vermittelt die Wechselwirkung zwischen dem Enzym und dem Substrat und ermöglicht die Reaktion.

Funktionen von Leukotrienen

Klinisch spielen sie eine wichtige Rolle bei Prozessen im Zusammenhang mit dem Immunsystem. Hohe Konzentrationen dieser Verbindungen sind mit Asthma, Rhinitis und anderen Überempfindlichkeitsstörungen verbunden.

Nichtenzymatischer Stoffwechsel

Auf die gleiche Weise kann der Metabolismus auf nichtenzymatischen Wegen durchgeführt werden. Das heißt, die zuvor erwähnten Enzyme funktionieren nicht. Wenn Peroxidation auftritt - eine Folge von freien Radikalen - entstehen Isoprostane.

Freie Radikale sind Moleküle mit ungepaarten Elektronen; Daher sind sie instabil und müssen mit anderen Molekülen reagieren. Diese Verbindungen wurden mit Alterung und Krankheit in Verbindung gebracht.

Isoprotane sind Verbindungen, die Prostaglandinen sehr ähnlich sind. Durch ihre Herstellung sind sie Marker für oxidativen Stress.

Hohe Konzentrationen dieser Verbindungen im Körper sind Indikatoren für Krankheiten. Sie sind reich an Rauchern. Diese Moleküle stehen auch im Zusammenhang mit Entzündungen und Schmerzwahrnehmung.

Verweise

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