Biochemie und Pathobiochemie: Eisen
Allgemeines[Bearbeiten]
Im Körper befinden sich etwa 3 bis 5 g Eisen, etwa 2/3 davon im Hämoglobin, wo es im Häm für die Sauerstoffbindung verantwortlich ist. Daneben findet sich Eisen in zahllosen Enzymen, von denen viele an Elektronenübertragungen (Redoxreaktionen) beteiligt sind.
Funktion[Bearbeiten]
| Eisen | ||||||||||
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| Basisdaten und Verweise | ||||||||||
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Eisen-Schwefel-Zentren finden sich in:
- Aconitase - Citratzyklus
- Eisensensorisches Protein
- NADH-Dehydrogenase - Atmungskette (Komplex I)
- Succinat-Dehydrogenase - Atmungskette (Komplex II)/Citratzyklus
- Cytochrom-c-Reduktase - Atmungskette (Komplex III)
- Xanthin-Oxidase (XOD) - Harnsäure-Abbau
Eisen findet sich als Zentralion im Häm. In dieser Form dient es folgenden Proteinen als Cofaktor:
- Hämoglobin
- Myoglobin
- NAD(P)H-Oxidase - ROS-Bildung
- Katalase - siehe unter Atmungskette
- Succinat-Dehydrogenase - Atmungskette (Komplex II)/Citratzyklus
- Cytochrom-c-Reduktase - Atmungskette (Komplex III)
- Cytochrom c - Atmungskette
- Cytochrom-c-Oxidase - Atmungskette (Komplex IV)
- Cytochrom-c-Peroxidase
- Cyclooxygenase (COX) - Arachidonsäure-Stoffwechsel (Hinweis: Eisen bzw. Häm wird weder bei KEGG noch bei EC->PDB als Cofaktor genannt, aber z.B. bei PDB.)
- Lactoperoxidase - Phenylalanin-Abbau
- Thyreoperoxidase - Schilddrüsenhormon-Synthese
- Aldehyd-Oxidase - Serotoninabbauweg
- Tryptophan-2,3-Dioxygenase - Tryptophan-Abbau
- Indolamin-2,3-Dioxygenase - Tryptophan-Abbau
- Sulfit-Oxidase - Schwefel-Stoffwechsel
In Form von Häm-Thiolat findet man das Häm als Cofaktor der Cytochrom P450-Proteine (CYP), die für die Biotransformation Phase I verantwortlich sind. Dazu gehören folgende Enzyme:
- Thromboxan-A-Synthase (CYP5A) - Biosynthese von TXA2
- Unspezifische Monooxygenase (CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, CYP2A, CYP2B, CYP2C, CYP2D, CYP2E, CYP2F, CYP2J, CYP2S, CYP3A, CYP4B, CYP4X, CYP4Z, CYP19A) - Steroidhormon-Stoffwechsel
- Prostacyclin-Synthase (CYP8A) - Biosynthese von Prostacyclin
- Sterol-14-Demethylase (CYP51A) - Cholesterin-Biosynthese
- Calcidiol-1-Monooxygenase (CYP27B) - Calcitriol-Bildung
- Cholesterol-7α-Monooxygenase (CYP7A1) - Gallensäuren-Biosynthese
- Cholestanetriol-26-Monooxygenase (CYP27A) - Gallensäuren-Biosynthese
- Cholesterol-Monooxygenase (20-22-Desmolase, CYP11A) - Steroidhormon-Stoffwechsel
- Steroid-11β-Monooxygenase (11β-Hydroxylase, CYP11B) - Steroidhormon-Stoffwechsel
- Corticosteron-18-Monooxygenase (18-Hydroxylase, CYP11B) - Steroidhormon-Stoffwechsel
- Steroid-17α-Monooxygenase (17α-Hydroxylase, CYP17A) - Steroidhormon-Stoffwechsel
- Steroid-21-Monooxygenase (21-Hydroxylase, CYP21A) - Steroidhormon-Stoffwechsel
Eisen findet sich auch als Cofaktor folgender Enzyme:
- Inositol-Oxygenase - Inositol-Abbau
- Alkohol-Dehydrogenase
- Superoxiddismutase (SOD) - Entgiftung von Superoxiden
- Linoleoyl-CoA-Desaturase - Bildung von Arachidonsäure aus Linolsäure
- Delta(5)-Acyl-CoA-Desaturase - Bildung von Arachidonsäure aus Linolsäure
- Arachidonat-5-Lipoxygenase - Arachidonsäure-Stoffwechsel
- Ribonucleosid-diphosphat- Reduktase - Pyrimidin-Stoffwechsel
- Trimethyllysin-Dioxygenase - Carnitin-Bildung
- γ-Butyrobetain-Dioxygenase - Carnitin-Bildung
- Cystein-Dioxygenase - Taurin-Synthese
- Phenylalanin-Hydroxylase - Bildung von Tyrosin aus Phenylalanin
- 4-Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase - Tyrosin- und Phenylalanin-Abbau
- Homogentisat-1,2-Dioxygenase - Tyrosin-Abbau
- Tyrosin-Hydroxylase - Katecholamin-Biosynthese
- Tryptophan-Hydroxylase - Serotonin- und Melatonin-Synthese
- 3-Hydroxyanthranilat-3,4-Dioxygenase - Tryptophan-Abbau
- Beta-Caroten-15,15'-Monooxygenase - Retinol-Stoffwechsel
Eisenstoffwechsel[Bearbeiten]
Im Körper befinden sich etwa 3 bis 5 g Eisen, etwa 2/3 davon im Hämoglobin.
Eisen wird im Darm von einem Transporter für divalente Kationen aufgenommen. Ascorbinsäure fördert die Bildung von Fe2+ aus Fe3+ und damit die Eisenresorption. Die Resorptionsquote beträgt etwa 10 % und kann bei Eisenmangel erhöht werden. Der Tagesbedarf beträgt etwa 3 mg bei Männern und 5 mg bei Frauen (Regelblutung, Schwangerschaft und Stillzeit erhöhen den Bedarf).
Im Blutplasma wird Eisen an Transferrin gebunden transportiert („Transporteisen“). Ein Transferrin-Molekül kann 2 Eisenionen aufnehmen.
Gespeichert wird Eisen im Ferritin („Speichereisen“) im retikolendothelialen System (RES) von Leber und Milz und im Knochenmark. Jedes Ferritin-Molekül besteht aus 24 identischen Proteinuntereinheiten, die eine Hohlkugel formen, welche bis über 4.000 Eisenionen speichern kann.
Der zelluläre Eisengehalt wird vom eisensensorischen Protein reguliert.
An der Resorption des Eisens im Dünndarm sind viele weitere Proteine beteiligt, so z.B. Hepcidin, das die Eisenaufnahme hemmt.
Pathobiochemie[Bearbeiten]
- Eisenmangelanämie - Unzureichenden Häm-Bildung. Labor: S-Transferrin erhöht, S-Transferrin-Sättigung und S-Ferritin vermindert.
- Siderose - Eisenüberladung und Ablagerung im Gewebe in Form des unlöslichen Hämosiderins. Z.B. als Transfusionssiderose.
- Hämochromatose - Siderose durch Gendefekte, z.B. des HFE-Gens (OMIM)
Weblinks[Bearbeiten]
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