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Die wichtigste radikale Sauerstoffverbindungen, die am häufigsten für die Auswirkungen von oxidativem Stress (Radikalüberproduktion) verantwortlich gemacht werden, sind Superoxidradikale (O2). Das Sauerstoffmolekül ist ein Diradikal, das leicht zu hochreaktiven Sauerstoffmetaboliten (Zwischenprodukte) reagiert.
Entstehungsorte der toxischen Sauerstoffmetabolite sind die Kraftwerke der Zellen, die sogenannten Mitochondrien, also in allen Stoffwechsel betreibenden Zellen. Dort findet in der Atmungskette ein Elektronentransport auf Sauerstoff statt, bei dem es immer auch zur Entstehung der ROS kommt - je nach körperlichen Anstrengungen in unterschiedlichen Ausmaßen. Als weitere Quelle von ROS sind Hydroxlierungs- und Oxigenierungsreaktionen z.B. im Rahmen von zellulären Entgiftungsprozessen zu nennen.
Sind die körpereigenen Abwehrmechanismen gegen die ROS geschwächt, kann es zu unkontrollierten Angriffen von Seiten der Sauerstoffradikale kommen. Nahezu alle Zellbestandteile können betroffen sein: Lipide werden der Peroxidation gesättigter Fettsäuren unterworfen, Proteine der Oxidation von Sulfhydrylgruppen, Kohlenhydrate der Zerstörung ihrer Polysaccharid-Struktur, Nukleinsäuren werden durch Basenhydroxylation, „nicking“ und „cross-linkage“-Ereignisse sowie durch DNA-Strangbrüche geschädigt.
In Abhängigkeit von weiteren endogenen und exogenen Faktoren (z.B. Umwelttoxen, UV-Licht, Radioaktivität, Medikamente, weitere genetische Konstellationen, Ernährungsgewohnheiten) unterstützt ein geschwächter Abwehrmechanismus gegenüber ROS die Entstehung einer großen Breite an Beschwerden und Erkrankungen. Zudem bringen Krankheiten selbst große Mengen von freien Radikale hervor, welche Gewebeszerstörungen auslösen.
Um diese ROS wieder abzubauen, besitzt der Organismus eine Reihe sogenannter Antioxidantien. Die wichtigsten enzymatischen Antioxidantien sind Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPX) und Catalase (CAT). .
Die Superoxiddismutase kommt in drei Isoenzymformen vor: SOD1, 2 und 3.
Die SOD2 gehört zu den im Körper am häufigsten vorkommenden Enzymen und ermöglicht die Umwandlung des Superoxidradikals in das weniger reaktive Wasserstoffperoxid (H2O2), welches durch Glutathionperoxidase (GPX) und Katalase (CAT) zu Sauerstoff und Wasser abgebaut wird.
In der Bevölkerung existiert ein weit verbreiteter Polymorphismus in der Leadersequenz der Mangan-abhängigen mitochondrialen Superoxiddismutase 2 (SOD2), der eine gestörte Einschleusung des Enzyms in die Mitochondrien bewirkt und daher mit einer verminderten Funktion des Enzyms einhergeht.
Die Polymorphismen der SOD besitzten eine wichtige Schlüsselrolle bei der Entstehung einer Vielzahl von Erkrankungen wie chronisch entzündliche Prozesse, Diabetes mellitus, Krebserkrankungen sowie bei der Modifizierung von Alterungsprozessen.
Arteriosklerotische Vorgänge werden z. B. durch das vermehrte Auftreten freier Sauerstoffradikale unterstützt, indem zusätzliche Schädigungen an der Intima der Blutgefäße induziert werden. Dieser Prozess wird durch genetische Abweichungen in den Interleukinen noch verstärkt. Liegen hier ebenfalls Mutationen vor, kommt es zu einer Entgleisung der Interleukin-Aktivität und damit einhergehend zu einer verstärkten Produktion von ROS beispielsweise durch Phagozyten. Die verheerenden Zerstörungskräfte, die hierbei entstehen, kommen beispielsweise im Diabetes mellitus oder in schweren Fällen der Parodontose zum Tragen.
Bei Personen, die Sport treiben, findet ein erhöhter ATP-Verbrauch statt. Der gesteigerte Durchsatz in der mitochondrialen Elektronentransportkette bedingt eine erhöhte ROS-Bildung. Besitzen diese Personen genetische Abweichungen in der SOD, so sind sie einem erhöhten oxidativen Stress durch Sauerstoffradikale ausgesetzt, die dann das Risiko von Schäden und vorzeitigen Alterungsprozessen drastisch erhöhen. Daher ist es bei intensiv Sport treibenden Personen sowie bei Hochleistungssportlern ratsam, die SOD zu untersuchen.
Bei Kenntnis der genetischen Konstellation der SOD ist es möglich, gezielt durch Gabe von Antioxidantien, Cofaktoren und sekundären Pflanzenstoffen das Leistungsdefizit des Enzyms zu kompensieren. Solche Maßnahmen haben sowohl in der Prophylaxe als auch zur physiologischen Unterstützung von Heilungsprozessen im Rahmen der Therapie große Bedeutung.
SOD1
SOD2
SOD3
CAT
GPX
Literatur:
Rosenblum J.S. et al. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:4471-73
Kokoszka J.E. et al. (2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98: 2278-2283
Flemming P. et al. (1993) Disease Markers, Vol.11, 267-274
Benes, P. et al. (2003) Breast Cancer Res. 5:R77-R81
Breslox J.L. et al. (1982) J. Lipid Res. 23: 1223-1235).
Cattim L. et al. (1997) Arterioscler Thromb Vasc Biol. 17: 91-94;
Chowdhury, A. H. et al. (2001) J Epidemiol 11: 131-138
Frosst P. et al. (1995) Nat. Genet. 10:111-113).
Hayden M. R. & Tyagi S. C. (2004) Nutrition Journal, 3:4,
Hollenbach, E. et al. (1998). Neurology 50:1905-1907
März W. et al. (1993) J. Clin. Invest. 92:2922-2933
Utermann G. et al. (1984) Hum genet. 65: 237-241
van der Put NM et al. (1998) Am. J. Hum. Genet. 62:1044-1051.
Weisgraber K.H. et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:9758-9762
