Biochemie und Pathobiochemie: Galactose-Stoffwechsel

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Inhaltsverzeichnis 1 Abbau und Synthese von Lactose 2 Epimerisierung von UDP-Galactose zu UDP-Glucose 3 Umwandlungen von Glucose, Glucose-phosphat und UDP-Glucose 4 Pathobiochemie 5 Weblinks

[Bearbeiten] Abbau und Synthese von Lactose

⇓	Subst.	( ⇑ )	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
Lactose
H2O α-D-Glucose				β-Galactosidase	3.2.1.23	Hyd	GM1-Gangliosidose, Mucopolysaccharidose IVb (Morquio B)
				Lactase	3.2.1.108		Lactose-Intoleranz
α-D-Galactose
ATP ADP				Galactokinase	2.7.1.6	Tr	Galaktosämie II
α-D-Galactose-1-phosphat
UDP-Glucose α-D-Glucose-1-phosphat		UDP-Glucose α-D-Glucose-1-phosphat		Galactose-1-phosphat-Uridylyltransferase	2.7.7.12	Tr	Galactosämie
UDP-Galactose
α-D-Glucose UDP				Lactose-Synthase	2.4.1.22	Tr
Lactose

Lactose (Milchzucker) ist ein reduzierender Doppelzucker bei dem die zwei Monosaccharide β-glycosidisch miteinander verbunden sind. Lactose wird von der β-Galactosidase oder im Darm von der Lactase hydrolytisch in die Einzelzucker Glucose (Traubenzucker) und Galactose (Schleimzucker) gespalten. Die Galactose kann dann zu Galactose-1-phosphat phosphoryliert werden und anschließend ein UMP von UDP-Glucose übernehmen, das dann zu Glucose-1-phosphat wird. Die Epimerisierung von UDP-Galactose zu UDP-Glucose erfolgt im nächsten Schritt.

[Bearbeiten] Epimerisierung von UDP-Galactose zu UDP-Glucose

⇓	Subst.	⇑	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
UDP-Galactose
			NAD	UDP-Glucose-4-Epimerase	5.1.3.2	Iso	Galactosämie III
UDP-Glucose

Die nun aktivierte UDP-Galactose kann dann zu UDP-Glucose epimerisiert werden (Galactose unterscheidet sich von Glucose letztlich nur in der Stellung der Hydroxylgruppe am C4-Atom).

Die Lactosebiosynthese, z.B. in der Brustdrüse gestaltet sich einfacher. Hierzu wird UDP-Glucose einfach zu UDP-Galactose epimerisiert, die sich dann unter Abspaltung von UDP mit Glucose zur Lactose verbinden kann (s.o.).

Galactose kann so im Endeffekt vollständig in Glucose überführt werden oder aus diesem gebildet werden. Schnittstelle ist der mit UDP aktivierte Zucker.

[Bearbeiten] Umwandlungen von Glucose, Glucose-phosphat und UDP-Glucose

Tr.	All.	⇓	Subst.	⇑	Co.	Enzym	EC	EG	Erkr.
		α-D-Glucose (Glc)
	- G6P	ATP ADP	1. 2.	Pi H2O		1) Hexokinase	2.7.1.1	Tr	Hämolyt. Anämie bei HK1-Def.
+ Insulin	- GKRP					1) Glucokinase (HK IV)	2.7.1.2		MODY, Diabetes mellitus
+ cAMP - Insulin						2) Glucose-6- phosphatase	3.1.3.9	Hyd	GSD 1a (von Gierke)
		α-D-Glucose-6-phosphat (G6P)
						Phospho-glucomutase	5.4.2.2	Iso
		α-D-Glucose-1-phosphat (G1P)
		UTP PPi	1. 2.	UMP H2O		1) UTP-Glucose- 1-phosphat- Uridylyltransferase	2.7.7.9	Tr
						2) Nucleotid- Diphosphatase	3.6.1.9	Hyd
		UDP-Glucose

Hier sind noch einmal die Umwandlungsmöglichkeiten von der Glucose bis zur UDP-Glucose in beide Richtungen abgebildet. Die Hexokinase gehört zur Glycolyse, die Glucose-6-Phosphatase zur Gluconeogenese. Die Bildung des aktivierten Zuckers steht auch am Anfang der Biosynthese von Glycogen und Glucuronsäure.

[Bearbeiten] Pathobiochemie

Abhängig von Ethnie und Lebensalter ist die Lactase-Aktivität im Darm mitunter nicht ausreichend um die Lactose von Milchprodukten vollständig zu spalten. Lactose wird nicht resorbiert und führt einerseits zum osmotischen Wassereinstrom, andererseits kann es zur bakteriellen Zersetzung im Dickdarm kommen. Typische Folgen des Lactase-Mangels (Milchzuckerunverträglichkeit) sind gastrointestinale Beschwerden wie Blähungen und Durchfall.

In Asien und Afrika sind mehr als 90 % der Erwachsenen betroffen, Kaukasier zu 5 bis 15 %. Mit dem Alter nimmt die Lactase-Aktivität natürlicherweise ab, da Milch in der Tierwelt nur der Säuglingsernährung dient.

Ein Lactase-Mangel kann allerdings auch primär vorhanden sein bedingt durch einen Gendefekt. Auch chronische Magen-Darm-Erkrankungen können die Lactoseverwertung beeinträchtigen.

Als Behandlungsansatz bietet sich je nach Restkapazität eine Lactosearme oder -freie Diät an. Auch orale Enzymersatzpräparate sind erhältlich.

Eine genetisch heterogene Defizienz der Galactose-1-phosphat-Uridylyltransferase (GALT) ist die häufigste Ursache der Galactosämie. Die Häufigkeit beträgt etwa 1:47.000 Geburten. Die Erkrankung wird mit einer streng Galactose-freien Diät behandelt, nichtsdestotrotz können Spätfolgen wie kognitive oder ovarielle Störungen auftreten. Ursache ist wohl die endogene Galactosebiosynthese aus anderen Zuckern.

[Bearbeiten] Weblinks

• KEGG: Galactose metabolism - Homo sapiens (human)
• KEGG: Glycolysis / Gluconeogenesis - Homo sapiens (human)

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