Antioxidantien

Freie Radikale als Untergruppe reaktiver Sauerstoffverbindungen (ROS) sind chemisch extrem aggresiv, da sie ihr gesamtes Energiepotential augenblicklich und irreversibel freisetzen und dabei Struktur und Funktion von Proteinen, Fetten und Nukleinsäuren (DNA!) etc. schädigen können. Antioxidantien schützen als starke Reduktionsmittel vor unerwünschten Wirkungen freier Radikale. Freie Radikale sind im Menschen nicht direkt messbar. Zur Abschätzung der Belastung mit freien Radikalen werden daher ihre Reaktionsprodukte und verschiedene Antioxidantien bestimmt.
Einführung
Freie Radikale als Untergruppe reaktiver Sauerstoffverbindungen (ROS) sind chemisch extrem aggresiv, da sie ihr gesamtes Energiepotential augenblicklich und irreversibel freisetzen und dabei Struktur und Funktion von Proteinen, Fetten und Nukleinsäuren (DNA!) etc. schädigen können. Antioxidantien schützen als starke Reduktionsmittel vor unerwünschten Wirkungen freier Radikale. Freie Radikale sind im Menschen nicht direkt messbar. Zur Abschätzung der Belastung mit freien Radikalen werden daher ihre Reaktionsprodukte und verschiedene Antioxidantien bestimmt.

Physiologie und Pathophysiologie
Reaktiver Sauerstoff entsteht u. a. in Mitochondrien bei der Atmungskette, in Phagozyten bei Infektabwehr und Entzündung sowie in ischämischem Gewebe.

Wirkung freier Radikale
Lipidperoxidation, Enzymdenaturierung, Kollagendepolymerisation, Zerstörung von Leukozyten und Erythrozyten. Aber auch: Gefäßpermeabilitätserhöhung, Bildung leukotaktischer Faktoren und Mitwirkung bei der Abtötung von Erregern.

Oxidativer Stress, also die erhöhte Belastung mit freien Radikalen, wird in Verbindung gebracht mit der Entstehung von Atherosklerose, Herz- und Gefäßerkrankungen, Katarakt, Karzinomen von Lunge, Zervix, Haut, Ösophagus, Magen, Darm und Prostata sowie Hautalterung und abnehmender Leistungsfähigkeit. Zu oxidativem Stress führen u. a. Pestizide, Medikamente, Luftverschmutzung, Zigarettenrauch, ionisierende Strahlung, Stress oder ein Übermaß an sportlicher Aktivität. Zur Prophylaxe wird derzeit eine an Antioxidantien reiche Kost und planmäßige Einnahme von Antioxidantien diskutiert. Bei Patienten mit einseitiger Ernährung oder Malabsorption, z. B. nach Gastrektomie, chron. atrophischer Gastritis, chron. Enteritis, Darmteilresektion und Fettmalabsorption sind verminderte Konzentrationen exogener Antioxidantien zu erwarten.
 

Beispiele für freie Radikale und ROS
OH˙   Hydroxyl-Radikal
Entstehung u. a. durch energiereiche Strahlung und in entzündetem Gewebe. Es ist davon auszugehen, dass OH˙ sehr effektiv biologische Strukturen schädigt, da die Entgiftungsmechanismen nicht mit der extrem schnellen Reaktion konkurrieren können.

O2 ˙¯  Superoxid-Radikal
Entstehung u. a. in mitochondrialer Atmungskette, in Phagozyten und Endothelzellen bei NADPH-Oxidase-Reaktion, bei Oxidation von Fe2+ in Fe3+ im Hämoglobin, aus Wasser durch ionisierende Strahlen; vermehrt bei Xenobiotika wie z.B. Paraquat. Primärprodukt für weitere toxische Metaboliten. Abgabe in  Extrazellulärraum bei Phagozytose als „oxidative burst“. Inaktivierung durch die Superoxiddismutase.

H2O2  Peroxid
Entstehung u. a. als Nebenprodukt z. B. der Monoaminoxidase, Uratoxidase oder indirekt aus O2 durch Dismutation, katalysiert durch Superoxiddismutasen. „Entgiftung" durch Glutathion- Peroxidase und Katalase.

Organische Hydroperoxide
Entstehung bei Peroxidation ungesättigter Fettsäuren aus Membranlipiden bei Oxidantienbelastung, Zerfall in Aldehyde, wie z. B. Malondialdehyd.

 

Labordiagnostik
Indikation

Oxidative Belastung Parameter Material
Basisuntersuchung Antioxidative Kapazität
Malondialdehyd oxLDL		 Serum gefr.
Serum gefr.
Endogene Antioxidantien

Glutathion-Peroxidase
Glutathion-Reduktase
Glucose-6-PDH
Superoxiddismutase

 EDTA-Blut
EDTA-Blut
EDTA-Blut
EDTA-Blut
Exogene Antioxidantien

Beta-Carotin
Vitamin C (Ascorbinsäure)
Vitmain E (α-Tocopherol)
Selen Glutathion
Coenzym Q10

Serum lichtges.
Serum gefr.
Serum
Serum, EDTA-Blut
EDTA-Blut gefr.
Serum


Information zu Laborparametern

Antioxidative Kapazität
Messung der extrazellulären antioxidativen Kapazität u. a. von Plasmaproteinen, Harnsäure, Vitamin-C und -E. Zu unterscheiden vom mit Elektroden zu messenden Redox-Potential.

Malondialdehyd (MDA), oxidiertes LDL (oxLDL)
MDA und oxLDL sind Indikatoren der Lipidperoxidation, für oxidativen Stress und u.a. für ein erhöhtes kardiovaskuläres Risiko.

Glutathion-Peroxidase, -Reduktase, Selen
Glutation-Peroxidase mit dem katalytischen Zentrum Selen schützt Biomoleküle durch Oxidation von Glutathion, wobei z.B. H2O2 und andere Peroxide reduziert werden. Glutathion-Reduktase regeneriert das dabei oxidierte Glutathion unter Verbrauch von NADPH.

Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G-6-PDH) regeneriert NADPH. Bei oxidativem Stress oder Enzymmangel z. B. von G-6-PDH kommt es u. a. zur Glutathion-Verarmung der Erythrozyten, vermehrtem Anfall von Met-Hb und Zersetzung von H2O2 in hochaggresives OH· und OH·.

Superoxiddismutase (SOD)
Enzymgruppe, Katalysator der Umsetzung von Superoxid-, Peroxidradikalen. Kupfer-Zink-haltige SOD in Erythrozyten, Manganhaltige SOD in Mitochondrien.

Beta-Carotin
Vitamin A-Vorläufer; Beteiligung am Sehvorgang, Wachstum, Entwicklung von Epithelgewebe, Reproduktion (Spermatogenese, Plazenta, Fetalentwicklung), Testosteronproduktion. Zur Abschätzung einer Fettmalabsorption. Antioxidans in vitro für Singulett-Sauerstoff.

Vitamin C (Ascorbinsäure)
Redox-System (regneriert Vitamin E) sowie starkes Reduktionsmittel. Beteiligt u. a. bei Kollagen-, Carnitin-, Katecholamin-, Tetrahydrofolsäure- und Steroidhormonsynthese. Erhöht die Bioverfügbarkeit von endogenem NO und beeinflusst das Immunsystem.

Vitamin E (α-Tocopherol; weitere Tocopherole und-trienole)
Redoxsystem und Antioxidans im lipophilen Milieu. Schützt das Gefäßendothel und wirkt stark entzündungshemmend.

Coenzym Q10 (Ubichinon / Ubichinol)
Wichtiges körpereigenes lipophiles Antioxidans mit membranstabilisierendem Effekt (bei Herzrythmusstörungen) sowie zentraler Funkion in der mitochondrialen Atmungskette.