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B978-3-437-41397-1.00007-9

10.1016/B978-3-437-41397-1.00007-9

978-3-437-41397-1

Abb. 7.1

[L253]

Blutbestandteile

Abb. 7.2

[L253]

Plasmaproteine in der Serum-Elektrophorese

Abb. 7.3

[L253]

Hämatopoese

Abb. 7.4

[L253]

Struktur einer Hämoglobin-Untereinheit

Abb. 7.5

[L253]

HbA1

Abb. 7.6

[L253]

Sauerstoffbindungskurven von Hämoglobin und Myoglobin bei unterschiedlichen Sauerstoffpartialdrücken

Abb. 7.7

[L253]

Übergang des Hämoglobins von T-Form zu R-Form

Abb. 7.8

[L253]

2,3-Bisphosphoglycerat

Abb. 7.9

[L253]

Einfluss von Temperatur, pH-Wert, CO2-Partialdruck und 2,3-Bisphosphoglycerat-Konzentration auf die Sauerstoffaffinität des Hämoglobins

Abb. 7.10

[L253]

GerinnungskaskadeGerinnungskaskade

Abb. 7.11

[L253]

Derivate der Arachidonsäure (u. a. Thromboxan A2)

Abb. 7.12

[L253]

Vitamin K-abhängige γ-Carboxylierung

Stoffwechselsteckbrief: Häm-Synthese

Tab. 7.1
Substrate Succinyl-CoA, Glycin
Produkte Häm
Lokalisation Zytoplasma und Mitochondrien aller Zellen mit Bedarf an Häm-Proteinen
Funktion Synthese von Häm, z. B. für Hämoglobin oder Komplexe der Atmungskette
Energiebilanz Nicht relevant
Regulationsmechanismen δ-Aminolävulinatsynthase wird durch Häm als Endprodukt gehemmt
Verbindung zu anderen Stoffwechselwegen Succinyl-CoA ist Intermediat des Citratzyklus

Übungstabelle: Normalwerte wichtiger Laborparameter

Tab. 7.2
Parameter Normwert
MCH
Hämatokrit
MCV

Blut

  • 7.1

    Bestandteile203

  • 7.2

    Hämatopoese206

  • 7.3

    Hämoglobin207

  • 7.4

    Hämostase217

  • 7.5

    Übungen223

Der menschliche Körper enthält gut 5 Liter BlutBlut, die eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen:

  • Transport: Im Blut werden sowohl die Atemgase O2 und CO2 als auch Nährstoffe transportiert. Zudem werden Hormone befördert, was der Signalweiterleitung dient; diesen werden wir uns noch in einem eigenen Kapitel widmen (Kap. 9). Nicht zu unterschätzen ist die Bedeutung des Wärmetransports: Blut erwärmt sich in der Körpermitte und gibt diese Wärme in der Peripherie der Extremitäten ab.

  • Hämostase: Dieser Begriff bedeutet so viel wie „Blutstillung“ – das Blut sorgt also dafür, dass es bei einer Verletzung nicht in zu großem Maß verloren geht (Kap. 7.4).

  • Abwehr: Viele Komponenten unseres Immunsystems finden sich im Blut. Einen groben Überblick v. a. über die im Blut enthaltenen zellulären Bestandteile des Immunsystems erhaltet ihr bereits in diesem Kapitel, bevor wir uns in Kap. 8 genauer mit diesem Thema befassen.

Bestandteile

Um die Funktionen des BlutesBlutBestandteile besser verstehen zu können, müssen wir uns erst einmal anschauen, was alles darin ist (Abb. 7.1). Wenn ihr einem Menschen Blut abnehmt, finden sich alle Blutbestandteile in eurem Röhrchen wieder; man spricht von Vollblut. Im VollblutVollblut sind sowohl Zellen als auch flüssige Bestandteile (Wasser + gelöste Stoffe) enthalten. Durch Zentrifugation kann man die zellulären von den flüssigen Bestandteilen, dem sogenannten Blutplasma, trennen.
Aus PlasmaPlasma kann wiederum Serum gewonnen werden, indem man dafür sorgt, dass die Blutgerinnung aktiviert wird, sodass die Gerinnungsfaktoren verbraucht werden. Die flüssigen Bestandteile des Blutes, in denen keine Gerinnungsfaktoren (insbesondere kein Fibrinogen) mehr enthalten sind, nennt man SerumSerum.

Zellen

Den Anfang machen die zellulären Bestandteile des Blutes. Den Anteil der ZellenBlutZellen am Gesamtvolumen des Blutes bezeichnet man als Hämatokrit. Er liegt bei ca. 45 %.

Merke

Der Normbereich der Blutwerte liegt für Männer immer etwas höher als der für Frauen. Statt euch zwei Bereiche und damit vier Zahlen (obere Grenze für Männer, für Frauen, untere Grenze für Männer und für Frauen) zu merken, prägt euch lieber eine Zahl ein, die mittendrin liegt.

Die Blutzellen kann man weiter unterteilen in die roten Blutkörperchen (Erythrozyten), die Gruppe der weißen Blutzellen (Leukozyten) und die Blutplättchen (Thrombozyten).
Erythrozyten
ErythrozytenErythrozyten sind v. a. für den Sauerstofftransport zuständig. Aus diesem Grund wurde alles, was diesem Zweck nicht dienlich ist, wegrationalisiert. Entsprechend fehlen ihnen nicht nur Mitochondrien, sondern auch Kern und Ribosomen. Böse Zungen unterstellen dem Erythrozyten sogar, er sei keine Zelle, sondern nur ein mit dem roten Blutfarbstoff Hämoglobin gefüllter Sack. Ein paar wichtige Größen und Fakten zum Erythrozyten, die ihr am besten direkt auswendig lernt, findet ihr im Folgenden:
  • Konzentration: 5 Millionen pro µl Blut

  • Lebensdauer: 120 Tage

  • Größe: 7,5 µm Durchmesser

  • Wichtige Stoffwechselwege:

    • Anaerobe Glykolyse (Der Erythrozyt ist auf Glucose angewiesen!)

    • Pentosephosphatweg

    • Regeneration von Glutathion aus Glutathiondisulfid

Am Ende seiner Lebenszeit wird der Erythrozyt von Zellen in Milz, Leber oder Knochenmark phagozytiert (man spricht auch vom retikuloendothelialen System), wobei der Abbau in der Milz den größten Anteil einnimmt.

Für die Klausur

Wenn ihr in einer Histologieprüfung durch euer Mikroskop schaut und in eurem Präparat irgendwo Erythrozyten seht (was fast immer der Fall ist), könnt ihr deren Durchmesser (7,5 µm) nutzen, um die Größe anderer Strukturen im Präparat abzuschätzen!

Der Erythrozyt ist keine Kugel, sondern hat eine bikonkave Form (wie eine in der Mitte eingedellte Scheibe, „Drops“) und ist zudem stark verformbar, um auch durch die kleinsten Kapillaren zu passen.
Ein wichtiger und äußerst prüfungsrelevanter Bestandteil des Erythrozyten ist darüber hinaus Glutathion, dessen Funktion ihr schon in Kap. 2 kennengelernt habt, weshalb wir uns hier nur einige prüfungsrelevante Fakten merken wollen:
  • Das Tripeptid GlutathionGlutathion verfügt über zwei negative und eine positive Ladung.

  • Neben seiner Funktion bei der Entsorgung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) ist es auch Bestandteil einiger Leukotriene (Signalstoffe, die vor allem bei Entzündungen eine Rolle spielen) und hilft aus, wenn Hämoglobin oxidiert wurde.

  • Die Synthese von Glutathion verbraucht 2 ATP (merkt euch einfach 1 ATP pro Peptidbindung).

Wie nimmt der Erythrozyt eigentlich Glucose auf? Das Ganze geschieht v. a. über erleichterte Diffusion durch den Kanal GLUT1, der nicht von Insulin beeinflusst wird.
Leukozyten
Die Konzentration der weißen Blutzellen liegt bei 4 000–10 000 pro µl Blut. Es gibt viele verschiedene LeukozytenLeukozyten, bei denen ihr euch aber am besten nicht die Konzentration, sondern ihren Anteil an der Gesamtmenge der Leukozyten merkt:

Lerntipp

  • Neutrophile Granulozyten (60 %)

  • Lymphozyten (30 %)

  • Monozyten (6 %)

  • Eosinophile Granulozyten (3 %)

  • Basophile Granulozyten (1 %)

Der obligatorische Merkspruch Never let Monkeys eat Bananas und die Zahlenreihe 60-30-6-3-1 liefern euch die Leukozyten in absteigender Häufigkeit. Wenn ihr nun z. B. wissen wollt, wie viele Lymphozyten in einem µl Blut einer Person vorliegen, müsst ihr nur die Gesamtzahl der Leukozyten (ca. 10 000/µl) mit dem Anteil der Lymphozyten (30 % = 0,3) multiplizieren und erhaltet 3 000/µl als Ergebnis.

Da die Leukozyten v. a. wichtiger Bestandteil des Immunsystems sind, werden wir ihre Funktionen im Kap. 8 besprechen.
Thrombozyten
Die Hauptaufgabe der ThrombozytenThrombozyten ist die Blutstillung (Hämostase; Kap. 7.4.2). Aus diesem Grund enthalten sie viele Granula, aus denen bei Bedarf Substanzen, die diesem Zweck dienen, freigesetzt werden können. Um diese Freisetzung zu beschleunigen, besitzt der Thrombozyt zudem einen Ring aus kontraktilen Fasern, der den Inhalt der Granula regelrecht herausquetscht. Die Lebensdauer des Thrombozyten liegt mit 7 Tagen deutlich unter der des Erythrozyten.

Plasma

Im PlasmaPlasma werden alle in Wasser löslichen Blutbestandteile transportiert. Dazu zählen:
Elektrolyte
Natrium, Kalium und Co. machen zwar, was die Masse angeht, nur einen sehr kleinen Teil des Blutes aus, aber Verschiebungen im Elektrolythaushalt können je nach betroffenem ElektrolytElektrolyte und dem Ausmaß der Störung Folgen vom leichten Krampf bis zum Tod nach sich ziehen.
Proteine
Die Gesamtkonzentration der Proteine im PlasmaPlasmaProteine liegt bei ca. 70 Gramm pro Liter (Achtung: pro Liter Plasma, nicht pro Liter Blut!). Von den Proteinen des Blutplasmas sollte euch v. a. AlbuminAlbumin in den Sinn kommen. Es ist das mit Abstand häufigste Plasmaprotein und ermöglicht den Transport vieler Substanzen (Schilddrüsenhormone, Fettsäuren, Bilirubin, Elektrolyte), indem es sie bindet.
Ihr solltet euch zudem merken, dass Albumin für die Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks von Bedeutung ist: Wenn die Albuminkonzentration absinkt, ist die Konzentration von gelösten Teilchen im Blut plötzlich niedriger als im umgebenden Gewebe, sodass das Wasser aus den Gefäßen strömt. Dieser Vorgang kann bei einer Unterversorgung mit Proteinen (KwashiorkorKwashiorkor), wie sie in Entwicklungsländern vorkommt, beobachtet werden. Aufgrund fehlender Aminosäuren kann nur noch wenig Albumin hergestellt werden und die Albuminkonzentration sinkt. Es kommt zur Auswärtsfiltration von Wasser u. a. in die Bauchhöhle, was allgemein als AszitesAszites und im Fall von Kwashiorkor als Hungerbauch bezeichnet wird. Der Vorläufer des Albumins beim Fetus heißt übrigens α-Fetoprotein.
Wir hatten bereits im Kap. 4.7 zu den Lipoproteinen gelernt, dass die Proteine des Serums in der Serum-ElektrophoreseSerum-Elektrophorese aufgetrennt werden können (Abb. 7.2).
Die Albumine bilden den größten Peak. Da sie nicht besonders groß sind (66 kDa), sind sie während der Elektrophorese am weitesten gewandert.

Für Ahnungslose

Was ist kDa? kDa steht für Kilodalton. Dalton ist die atomare Masseneinheit. Damit ihr ein paar Referenzgrößen habt: Albumin ist mit 66 kDa wesentlich größer und schwerer als ein Wassermolekül (18 Da – nicht Kilodalton!), aber leichter als andere Plasmaproteine wie etwa Antikörper vom Typ IgG (ca. 150 kDA) … deswegen wandert Albumin auch vergleichsweise gut in der Elektrophorese.

Zu jedem Peak, der nach der Albumin-Fraktion kommt, solltet ihr zumindest einen wichtigen Vertreter kennen:
  • α1-Fraktion: α1-Antitrypsin

  • α2-Fraktion: Coeruloplasmin

  • β-Fraktion: Fibrinogen

  • γ-Fraktion: Antikörper (Immunglobuline)

Bei einer malignen Erkrankung, die mit der vermehrten Produktion von Antikörpern einhergeht (z. B. Plasmozytom), ist entsprechend der Peak in der γ-Fraktion erhöht (monoklonale GammopathieGammopathie, monoklonale). Da die Serum-Elektrophorese aufgrund der Peaks von Albumin und der γ-Fraktion dem Buchstaben „M“ ähnelt, spricht man von einem M-GradientenM-Gradient.

Hämatopoese

Auch wenn die HämatopoeseHämatopoese (Abb. 7.3) im Detail meist im Rahmen der Zellbiologie besprochen wird, gibt es ein paar Fakten, die so prüfungsrelevant sind, dass man sie auch in einem Biochemielehrbuch ansprechen kann.
Alle Blutzellen entstehen imStammzellen Knochenmark aus einer gemeinsamen Stammzelle, die sich in eine lymphatische und eine myeloische Stammzelle differenzieren kann. Aus der lymphatischen Stammzelle entstehen die (B- und T-)Lymphozyten, aus der myeloischen Stammzelle der Rest.
Besonders wichtig ist v. a. die Herstellung der roten Blutkörperchen, die ErythropoeseErythropoese. Da die myeloische Stammzelle noch eine – verglichen mit dem Erythrozyt – normale Zelle ist, müssen ihre Organellen während der Hämatopoese schrittweise abgegeben werden. Dies geschieht im Rahmen ihrer Entwicklung über die Zwischenstufen Proerythroblast, Erythroblast, Normoblast und Retikulozyt.

Lerntipp

Peter erntet neuen Reis = Proerythroblast, Erythroblast, Normoblast, Retikulozyt.

Merkt euch dabei: Der Normoblast besitzt noch einen Kern (er ist noch eine normale Zelle), der Retikulozyt enthält nur noch Reste von Organellen und RNA.

Regulation der Erythropoese

Wann wird dieErythropoeseRegulation Bildung der Erythrozyten vermehrt aktiviert? Wenn der Körper merkt, dass er zu wenig Sauerstoff bekommt. Diese Veränderung des Sauerstoffpartialdrucks misst er in einem Organ, das sehr gut durchblutet ist, der Niere. Ein Abfall des Sauerstoffpartialdrucks führt dazu, dass sich ein Transkriptionsfaktor namens HIF (Hypoxia Inducible FactorHypoxia Inducible Factor), der eigentlich permanent abgebaut wird, in der Zelle anreichert und beginnt, ein Glykoprotein namens ErythropoetinErythropoetin (Epo) zu synthetisieren. Epo wird ins Blut abgegeben und aktiviert im Knochenmark die Erythropoese.
Epo kann bei bestimmten Anämien therapeutisch eingesetzt werden, ist aber vor allem als Dopingmittel bekannt geworden.

Hämoglobin

Um zu verstehen, wie ein Erythrozyt arbeitet, muss man sein wichtigstes Protein kennen – das Hämoglobin. HämoglobinHämoglobin ist für den Sauerstoff- (und in geringem Maße auch CO2-)transport zuständig und die Hämoglobinkonzentration im Blut ist auch in der Klinik ein häufig bestimmter Parameter, um festzustellen, ob das Hämoglobin im Blut ausreicht, um die Zellen des Patienten mit Sauerstoff zu versorgen. Die Normbereiche variieren je nach Geschlecht, Alter und Labor. Merkt euch deswegen am besten 15 g/dl als Normalwert und 12 g/dl als Untergrenze beim Gesunden.

Struktur

HämoglobinHämoglobinAufbau besteht aus 4 Untereinheiten, die je eine Proteinkomponente (Globin) und eine Häm-Gruppe enthalten (Abb. 7.4).
  • Bei der Proteinkomponente handelt es sich um lange Polypeptidketten. Man unterscheidet 4 verschiedene Ketten: α, β, γ und δ. Das heißt aber nicht, dass jede dieser Ketten in einer der 4 Untereinheiten des Hämoglobins vorkommt. Es gibt verschiedene Kombinationen der Ketten zu unterschiedlichen Hämoglobinen:

    • 2 α- und 2 β-Ketten bilden zusammen HbA1, das beim Erwachsenen den Großteil (98 %) des Hämoglobins ausmacht (Abb. 7.5).

    • 2 α- und 2 δ-Ketten bilden zusammen HbA2, das beim Erwachsenen zu einem kleinen Teil (2 %) vorkommt.

    • 2 α- und 2 γ-Ketten bilden zusammen fetales HämoglobinHämoglobinfetales, das beim Fetus vorkommt, aber zum Geburtstermin hin und in der Zeit danach durch die beiden anderen Hämoglobine ersetzt wird.

Für Ahnungslose

Warum braucht der Fetus ein eigenes Hämoglobin? Fetales Hämoglobin (HbF) hat eine höhere Affinität zu Sauerstoff als adultes Hämoglobin. Das ist essenziell, damit das HbF des Fetus den Sauerstoff vom adulten Hämoglobin der Mutter übernehmen kann, um den Fetus mit Sauerstoff zu versorgen.

  • Die Häm-Gruppe besteht aus einem sogenannten Porphyrinring. PorphyrinPorphyrin kann eine koordinative Bindung zu Ionen ausbilden. Im Fall des Hämoglobins handelt es sich um ein zweiwertiges Eisen-Ion (Fe2+).

Für Ahnungslose

Was war noch einmal eine koordinative BindungBindungkordinative? Die koordinative Bindung liegt in Metallkomplexen vor. In der Mitte findet sich das Zentralteilchen (in unserem Fall das Eisen-Ion) und um das Teilchen herum ein oder mehrere Liganden, die über ein Elektronenpaar (das im Gegensatz zur Atombindung komplett vom Liganden stammt) Bindungen zu ihm ausbilden. Die Anzahl der Bindungen, die das Zentralteilchen eingehen kann, wird Koordinationszahl (KZ) genannt. Ein Ligand, der mehrere Bindungen zu einem Zentralteilchen ausbilden kann, heißt Chelator.

Das Eisen-Ion im Hämoglobin hat die Koordinationszahl 6. Es wird vom Chelator Porphyrin über 4 Bindungen gebunden, also bleiben noch 2. Über eine Koordinationsstelle ist es kovalent an einen Histidinrest der Proteinkomponente (Globin) gebunden. Und die letzte Bindung? Über sie kann Sauerstoff gebunden werden!
Ein Hämoglobinmolekül kann folglich vier Sauerstoffmoleküle (eins pro Untereinheit) transportieren. Insgesamt hat Hämoglobin ein Molekulargewicht von ca. 64 kDa und ist damit quasi genauso schwer wie Albumin.
Übrigens: Es wurde wohl auch schon danach gefragt, dass die Häm-Gruppe im Cytochrom C der Atmungskette über Thioetherbindungen an Cysteinreste gebunden ist; deshalb lernt diesen klinisch hochrelevanten Fakt besser auch auswendig!

Synthese

Die Häm-Synthese HämoglobinSynthesebeginnt im Mitochondrium, läuft im Zytoplasma weiter und kehrt zum Schluss wieder ins Mitochondrium zurück (Tab. 7.1). Bitte erliegt nicht dem Irrtum, dass die Häm-Synthese nur in den Erythrozyten(-vorstufen) abläuft. Auch andere Zellen brauchen Häm-Proteine (z. B. in der Atmungskette).

Lerntipp

Jetzt haben wir schon einige Stoffwechselwege kennengelernt, die nicht nur in einem, sondern in zwei Kompartimenten der Zelle ablaufen – welche waren das?

HUGs take 2Häm-Synthese, Harnstoffzyklus (Urea cycle) und Gluconeogenese laufen in zwei Kompartimenten (Zytoplasma und Mitochondrium) ab.

  • 1.

    Wenn man sich die Substrate der Häm-Synthese anschaut, kann man sich denken, dass diese im Mitochondrium beginnt: Succinyl-CoA ist ein Metabolit des Citratzyklus und der ist nun einmal im Mitochondrium lokalisiert (Kap. 3.1.5). Das zweite Substrat ist die Aminosäure Glycin. Die δ-Aminolävulinatsynthase katalysiert die Reaktion beider Substrate zu δ-Aminolävulinat und nutzt, wie bereits erwähnt, PALP als Cofaktor (Kap. 6.3.2). Sie ist zudem das Schrittmacherenzym!

  • 2.

    δ-Aminolävulinat wandert ins Zytosol. Dort wird aus zwei Molekülen δ-Aminolävulinat Porphobilinogen gebildet, das einen Pyrrolring enthält.

  • 3.

    Nun entsteht aus 4 Molekülen Porphobilinogen Uroporphyrinogen III, aus dem wiederum …

  • 4.

    Coproporphyrinogen entsteht.

  • 5.

    Coproporphyrinogen geht zurück ins Mitochondrium, wo Protoporphyrin IX gebildet wird.

  • 6.

    Jetzt fehlt nur noch das Eisen, das von der Ferrochelatase eingebaut wird.

Wenn euch das zu viele Fakten sind, merkt euch v. a. Schritt 1 und den Einbau von Eisen durch die Ferrochelatase!
Regulation
Die Regulation ist einfach: Es gibt eine klassische Feedback-Inhibition der δ-Aminolävulinatsynthase durch das Endprodukt Häm. Außerdem kann Häm sogar die Expression des Gens der δ-Aminolävulinatsynthaseδ-Aminolävulinatsynthase hemmen.

Für die Klausur

Bei komplizierten Molekülnamen machen viele Studenten gerne den Fehler, das Wort nur halb zu lesen („δ-Aminoläblablabla“) – getreu dem Motto: „Wenn ich es in der Antwortmöglichkeit sehe, werde ich schon richtig kreuzen.“ Das Ganze ist legitim, um Zeit zu sparen … kann sich aber in der mündlichen Prüfung rächen! Außerdem: Wenn ihr euch das Wort laut vorlest, bezieht ihr eine weitere Sinnesmodalität in euren Lernprozess mit ein.

Abbau

Der Abbau des HämoglobinsHämoglobinAbbau ist mindestens genauso wichtig wie seine Synthese. Wie ihr bereits wisst, wird Hämoglobin in Leber, Milz und Knochenmark abgebaut.

Für die Klausur

Im Zusammenhang mit dem Abbau von Erythrozyten und Hämoglobin solltet ihr auch den Begriff mononukleäres PhagozytensystemPhagozytensystem, mononukleäres (MPS) kennen. Es beinhaltet alle Körperzellen, die Stoffe zum Abbau phagozytieren. Das retikuloendotheliale System ist ein Teil des MPS.

Aber was, wenn es ein Erythrozyt einmal nicht bis in eines dieser Organe schafft, sondern irgendwo anders kaputtgeht und sein Hämoglobin freisetzt? Dafür gibt es ein Plasmaprotein namens Haptoglobin, das freies Hämoglobin bindet, da dieses sonst die Niere schädigen könnte. Das gebundene Hämoglobin wird dann zu den genannten Organen transportiert.
Der Abbau der Globinketten entspricht dem normalen Abbau von Proteinen. Prüfungsrelevant ist v. a. der Abbau der Häm-Gruppen:
  • 1.

    Die Häm-Oxygenase spaltet den Porphyrinring unter Verbrauch von NADPH und O2. Das Enzym ist zudem Cytochrom-P450-(CYP-)abhängig. Es entstehen Biliverdin (grün/blau) und Kohlenstoffmonoxid (CO).

  • 2.

    Im nächsten Schritt wird weiteres NADPH verbraucht, um BiliverdinBiliverdin zu Bilirubin (rötlich) zu reduzieren.

  • 3.

    Nun wird das BilirubinBilirubin zur Leber transportiert. Da es aber nicht so wasserlöslich ist, kann es nur an ein Protein gebunden transportiert werden. Diese Aufgabe übernimmt, wie so oft, Albumin. Man bezeichnet dieses Bilirubin auch als unkonjugiertes bzw. indirektes Bilirubin.

Für die Klausur

Gerne gefragt wird der Abbau des Hämoglobins auch im Zusammenhang mit blauen Flecken: Diese sind durch den Abbau des Hämoglobins zu Biliverdin zunächst blau/grün und werden dann dank Bilirubin rot/orange/gelb.

  • 4.

    In der Leber wird Bilirubin im Rahmen der Biotransformation wasserlöslich gemacht, um mit der Galle ausgeschieden zu werden. Dafür wird das Bilirubin an 2 hydrophilere Glucuronsäuren gekoppelt. Die Glucuronsäuren müssen vorher zu UDP-Glucuronsäure aktiviert worden sein. Das entstehende Produkt heißt Bilirubindiglucuronid und wird auch direktes bzw. konjugiertes Bilirubin genannt.

  • 5.

    Das direkte Bilirubin wird nun aktiv in die Galle sezerniert.

Lerntipp

Wenn ihr Probleme habt, euch zu merken, welches Bilirubin direkt und welches indirekt ist: Direktes Bilirubin kann direkt ausgeschieden werden. Indirektes Bilirubin muss dagegen erst hydrophil gemacht werden.

Für Ahnungslose

Warum unterscheidet man direktes und indirektes Bilirubin? Bei einem Anstieg des Bilirubins im Blut kann man anhand beider Parameter erkennen, wo das Problem liegen könnte: Wenn v. a. das direkte Bilirubin ansteigt, scheint der Abbau des Hämoglobins inkl. der Konjugation des Bilirubins in der Leber noch zu funktionieren. Das Problem muss also „hinter“ der Leber liegen – z. B. ein Gallenstein, der den Abfluss des direkten Bilirubins blockiert und so zu einem Rückstau führt.

Auf diese Weise landet Bilirubin früher oder später im Darm, wird dort in Stercobilinogen oder Urobilinogen umgewandelt und sorgt so für die braune Färbung unseres Stuhls. Im Gegensatz zu den Gallensäuren unterliegt Bilirubin nur in sehr geringem Maß einem enterohepatischen Kreislauf.
Ikterus
Bei einem Anstieg der Bilirubinkonzentration im Blut kann Bilirubin ins Gewebe diffundieren und dort eine Gelbfärbung verursachen, die man als Ikterus (Gelbsucht) bezeichnet. Häufig erkennt man diese zuerst an den Augen als Sklerenikterus. Die Ursachen für einen IkterusIkterus sind vielfältig und können eingegrenzt werden, indem man direktes und indirektes Bilirubin vergleicht. Grundsätzlich unterscheidet man:
  • Prähepatischer Ikterus: Die Ursache für den Bilirubinanstieg liegt vor der Leber, z. B. ein vermehrter Untergang von Blutzellen (Hämolyse), bei dem viel Hämoglobin frei wird, das zu Bilirubin abgebaut wird.

  • Intrahepatischer Ikterus: Die Ursache für den Bilirubinanstieg liegt in der Leber, z. B. bei einer Virushepatitis oder akutem Leberversagen.

  • Posthepatischer Ikterus: Die Ursache für den Bilirubinanstieg liegt hinter der Leber, z. B. ein Gallenstein oder ein Tumor der Bauchspeicheldrüse. Da dieser Ikterus immer mit einer Abflussstörung der Galle einhergeht, bezeichnet man ihn auch als cholestatischen Ikterus.

Für die Klausur

Auch gerne gefragt wird nach dem NeugeborenenikterusNeugeborenenikterus. Manche Kinder erscheinen nach der Geburt gelb. Das liegt daran, dass verstärkt fetales Hämoglobin abgebaut und durch adultes Hämoglobin ersetzt wird. Die Gelbfärbung wird dadurch verstärkt, dass die Glucuronyl-Tranferase, die in der Leber für die Konjugation des Bilirubins zuständig ist, noch nicht richtig arbeitet.

Ein leichter Neugeborenenikterus ist physiologisch. Bei schweren Fällen wird versucht, das Bilirubin durch Bestrahlung mit blauem Licht (nicht UV-Licht!) wasserlöslich zu machen.

Exkurs Myoglobin

Damit wir verstehen können, wie das Hämoglobin seinen Sauerstoff abgibt, müssen wir wissen, wie das Protein aussieht, das ihn im Muskel in Empfang nimmt. MyoglobinMyoglobin, der rote Farbstoff des Muskels, ähnelt dem Hämoglobin insofern, als dass es ebenfalls einen Protein- und einen Hämanteil besitzt. Im Gegensatz zum Tetramer Hämoglobin ist Myoglobin aber ein Monomer, besteht also nur aus einer Globinkette (genauer gesagt, einer β-Kette) und einer Häm-Gruppe. Diese Struktur ist wichtig für seine Funktion, die wir uns noch anschauen werden.

Alternative Bindungspartner

HämoglobinHämoglobinBildungspartner kann nicht nur Sauerstoff binden. Deshalb widmen wir uns in diesem Abschnitt einmal allen relevanten Molekülen, die sich an das Hämoglobin anhängen können:
  • Bevor wir zu den Exoten kommen, zuerst der Klassiker: Sauerstoff! Durch Aufnahme von Sauerstoffmolekülen (max. 4 pro Hämoglobin) kann aus desoxygeniertem Hämoglobin (Desoxy-Hb) oxygeniertes Hämoglobin (HbO2) entstehen. Oxygeniertes Hämoglobin kann seinen Sauerstoff natürlich auch wieder abgeben. Die Bindung ist reversibel und an die freigewordene Stelle setzt sich Wasser. Übrigens: Oxy- und Desoxy-Hb unterscheiden sich auch in ihrer Farbe. HbO2 sorgt für die hellrote Farbe des sauerstoffreichen Blutes, während Desoxy-Hb das Blut dunkler färbt.

Achtung

Die Bindung des Sauerstoffmoleküls ist die Oxygenierung von Hämoglobin. Die Oxidation von Hämoglobin ist etwas ganz anderes!

  • Ein „stiller Killer“, der ebenfalls an Hämoglobin binden kann, ist das geruchlose Gas KohlenstoffmonoxidKohlenstoffmonoxid (CO). Es will an dieselbe Bindungsstelle wie der Sauerstoff, ist aber aufgrund seiner um mehr als das Hundertfache (manche Quellen sagen 300-fach) höheren Affinität klar im Vorteil und bildet CarboxyhämoglobinCarboxyhämoglobin (HbCO). Folglich können schon vergleichsweise niedrige Kohlenstoffmonoxid-Konzentrationen den Sauerstofftransport zum Erliegen bringen. Bei Rauchern liegt der Spiegel von Hämoglobin, das Kohlenstoffmonoxid gebunden hat, bei manchen Patienten bei über 10 %. Bei Rauchverzicht fällt er aber innerhalb eines Tages deutlich ab.

  • Hämoglobin kann nicht nur O2, sondern auch CO2 transportieren. Dafür bindet das CO2 an die N-terminale Aminogruppe einer Globinkette (ein Hämoglobin kann also auch 4 CO2 transportieren) und bildet Carbaminohämoglobin (HbCO2). Während der Hämoglobin-abhängige Transport bei Sauerstoff mit Abstand am wichtigsten ist, werden nur ca. 10 % des im Blut enthaltenen CO2 mithilfe von Hämoglobin transportiert. Der Großteil (85 %) liegt als Bicarbonat vor, während 5 % frei gelöst sind.

  • Hämoglobin kann nicht nur oxygeniert, sondern auch oxidiert werden, genauer gesagt das Eisen-Ion. Eisen kann als Nebengruppenelement sowohl zweifach als auch dreifach positiv geladene Ionen bilden und so passiert es gelegentlich, dass die Fe2+-Ionen des Hämoglobins zu Fe3+-Ionen oxidiert werden; man spricht dann von MethämoglobinMethämoglobin (Met-Hb). Ursache dafür sind Methämoglobinbildner, zu denen einige Arzneimittel, aber auch Wasserstoffperoxid zählen. Ein bisschen Methämoglobin ist unbedenklich, aber wenn zu viel davon entsteht, bekommt der Körper ein Problem, da Methämoglobin keinen Sauerstoff transportieren kann. In diesem Fall kann MethylenblauMethylenblau verabreicht werden, das die Reduktion von Methämoglobin zu Hämoglobin beschleunigt. Methämoglobin wird durch die Methämoglobin-Reduktase wieder zu Hämoglobin reduziert, die dafür die Elektronen vom NADH verwendet.

  • Eine Modifikation, welche die Aktivität des Hämoglobins nicht beeinflusst, ist das Ausbilden einer Bindung zu Glucose (Glykation/Glykierung) an der β-Kette (HbA1c). Da diese Reaktion v. a. bei hohen Blutglucosespiegeln erfolgt, nutzt man sie, um abzuschätzen, wie hoch der Blutzuckerspiegel über einen längeren Zeitraum war. Beim Gesunden liegt der Anteil des HbA1c i. d. R. unter 7 %. Eine verkürzte Lebensdauer der Erythrozyten oder einmalige extrem hohe Blutzuckerspitzen können ihn allerdings verfälschen.

Für Ahnungslose

Warum GlykationGlykation? Heißt es nicht GlykosylierungGlykosylierung? Wird Glucose von einem Enzym an ein Molekül gebunden, wird das Molekül glykosyliert. Kommt diese Bindung dagegen ohne Beteiligung eines Enzyms zustande, handelt es sich um eine Glykation bzw. Glykierung.

Sauerstofftransport

Regulation

Für Ahnungslose

Warum muss man die Sauerstoffbindung am Hämoglobin überhaupt regulieren? Wäre es nicht besser, wenn es den Sauerstoff einfach sehr stark bindet, damit man möglichst viel Sauerstoff aus der Einatemluft aufnimmt? Das Hämoglobin muss den Sauerstoff im Gewebe auch wieder abgeben und da wäre es von Nachteil, wenn es sich wie irre an ihn klammert. Stattdessen muss die Bindung von Sauerstoff ans Hämoglobin sehr dynamisch sein, sodass Hämoglobin schnell viel Sauerstoff binden kann (in der Lunge), ihn aber ebenso schnell wieder an das Gewebe abgibt.

Die SauerstofftransportUntereinheiten des HämoglobinsHämoglobinSauerstoffbindung zeigen eine Allosterie, also eine lokale Regulation ähnlich der der Enzyme. Desoxy-Hb ist gar nicht so sehr daran interessiert, Sauerstoff aufzunehmen, und braucht dafür einen hohen Sauerstoffpartialdruck. Ist aber erst einmal ein Sauerstoffmolekül gebunden, kommt die Bindung von Sauerstoff an die nächste Untereinheit gleich viel schneller zustande. Die Bindung eines weiteren Sauerstoffmoleküls erfolgt sogar noch leichter usw., bis alle vier Untereinheiten des Hämoglobins mit Sauerstoff beladen sind. Man spricht von KooperativitätKooperativität.

Achtung

In manchen Büchern steht, dass es eine Zusammenarbeit gibt, um das Substrat besser transportieren zu können, und man deshalb von Kooperativität spricht, was aber nicht stimmt. Kooperativität beschreibt nur, dass sich die Untereinheiten eines Proteins in ihrer Bindungsstärke zum Liganden beeinflussen. Eine Kooperativität kann aber auch zur Folge haben, dass ein am Molekül gebundener Ligand dazu führt, dass der nächste Ligand schwerer gebunden wird. Man spricht dann von negativer Kooperativität, während es sich beim Hämoglobin um ein Beispiel für positive Kooperativität handelt.

Betrachtet man die SauerstoffbindungskurveSauerstoffbindungskurve des Hämoglobins bei verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken, erkennt man eine sigmoidale (leicht S-förmige) Kurve, die wir auch schon bei den Enzymen kennengelernt haben (Abb. 7.6).

Für Ahnungslose

Was ist der SauerstoffpartialdruckSauerstoffpartialdruck? Haben wir im Blut nicht eher eine Konzentration von Gas? Ihr wisst vielleicht noch, dass die Konzentration des Gases in einer Flüssigkeit davon abhängt, wie hoch der Druck des Gases über dieser Flüssigkeit ist. Hat das Gas über der Flüssigkeit einen hohen Druck, wird Gas gezwungen, sich zu lösen, und die Konzentration des Gases in der Lösung steigt. In der Medizin hat es sich etabliert, im Blut die Partialdrücke des Gases über der Lösung anzugeben, die für die jeweilige Gaskonzentration in der Lösung notwendig ist.

Im Zusammenhang mit der Allosterie bei Enzymen habt ihr auch schon von T- und R-Form gehört (Kap. 1.3.4) – beim Hämoglobin ist es nicht anders: Je mehr Sauerstoff das HämoglobinHämoglobinAllosterie gebunden hat, desto mehr geht es von der wenig sauerstoffaffinen T-Form (Tense) in die sauerstoffaffine R-Form (Relaxed) über (Abb. 7.7).
Der Sauerstoffpartialdruck, also die Anwesenheit von Sauerstoff, ist einer der Regulatoren der SauerstoffaffinitätHämoglobinSauerstoffaffinität des Hämoglobins. Weitere relevante Faktoren, die sich auch gut abprüfen lassen, sind:
  • pH: Eine hohe Protonenkonzentration (niedriger pH) bewirkt eine verminderte Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin.

  • pCO2: Ein hoher CO2-Partialdruck erzeugt eine verminderte Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin.

  • Temperatur: Hohe Temperaturen führen zu einer verminderten Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin.

  • 2,3-Bisphosphoglycerat (2,3-BPG): Hohe Konzentrationen von 2,3-Bisphosphoglycerat (Abb. 7.8) bewirken eine verminderte Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin. Verwechselt 2,3-Bisphosphoglycerat2,3-Bisphosphoglycerat nicht mit 1,3-Bisphosphoglycerat (1,3-BPG) aus der Glykolyse … aus diesem wird es hergestellt! Diese Substanz legt sich zwischen die β-Ketten des Hämoglobins (bildet aber keine kovalente Bindung) und erschwert so das Ausbilden einer Bindung zu Sauerstoff. Übrigens sorgt die Tatsache, dass ein Teil des 1,3-BPG der Glykolyse in 2,3-BPG umgewandelt wird, mit dafür, dass unser Erythrozyt pro Mol Glucose nicht ganz 2 Mol ATP erzeugen kann, wie man es, wenn man die anaerobe Glykolyse kennt, eigentlich prognostizieren würde.

Diese vier Faktoren beeinflussen neben dem Sauerstoffpartialdruck die Sauerstoffbindungskurve des Hämoglobins. Eine Verringerung der Affinität von Hämoglobin zu Sauerstoff führt zu einer Rechtsverschiebung der Sauerstoffbindungskurve, denn das bedeutet, dass höhere Sauerstoffpartialdrücke notwendig sind, um die gleiche Sauerstoffsättigung zu erzielen (Abb. 7.9).
Sauerstoffabgabe und CO2-Aufnahme im Gewebe
Im Gewebe finden sichHämoglobinSauerstoffabgabe alle Einflussfaktoren, die eine Abgabe des Sauerstoffs ermöglichen:
  • Wir haben bereits besprochen, dass in der Muskulatur bei anaerobem Stoffwechsel vermehrt Protonen freigesetzt werden (Lactatazidose; Kap. 3.1.1). In den Blutgefäßen im Gewebe ist der pH-Wert folglich niedriger, sodass die Affinität von Hämoglobin zu Sauerstoff sinkt.

  • Im Gewebe wird zudem viel CO2 gebildet (v. a. im Citratzyklus; Kap. 3.1.5). Die hohe CO2-Konzentration senkt die Affinität des Hämoglobins zu Sauerstoff.

  • Bei der Elektronenübertragung in der Atmungskette wird Wärme gebildet (denkt an die Möglichkeit der Entkopplung zur Wärmegewinnung; Kap. 3.1.6). Die höhere Temperatur senkt die Affinität des Hämoglobins zu Sauerstoff.

  • Bei Sauerstoffmangel, wie er eher im Gewebe herrscht, wird aus 1,3-BPG der Glykolyse vermehrt 2,3-BPG hergestellt. Hohe 2,3-BPG-Konzentrationen senken die Affinität des Hämoglobins zu Sauerstoff.

Auf diese Weise wird der Sauerstoff leicht vom Hämoglobin abgegeben. Nun schaut euch die Sauerstoffbindungskurven von Hämo- und Myoglobin für niedrige Sauerstoffpartialdrücke an (Abb. 7.6). Ihr seht, dass Myoglobin bei einem niedrigen Sauerstoffpartialdruck (z. B. 20 mmHg) eine wesentlich höhere Sauerstoffsättigung erreichen kann (ca. 75 %) als Hämoglobin (ca. 20 %). Bei den im Gewebe vorherrschenden niedrigen Sauerstoffdrücken wird der Sauerstoff folglich viel lieber an Myoglobin binden als zum Hämoglobin zurückzukehren, das ihn gerade abgegeben hat. Folglich ist der Sauerstoff vom Blut (Hämoglobin) in den Muskel (Myoglobin) gelangt.

Für die Klausur

Das Absinken der Sauerstoffaffinität bei niedrigem pH-Wert und hohen CO2-Konzentrationen wird Bohr-EffektBohr-Effekt genannt. Die Tatsache, dass desoxygeniertes Hämoglobin mehr CO2 transportieren kann, wird als Haldane-EffektHaldane-Effekt bezeichnet.

Wie sieht KohlendioxidTransportes mit CO2 aus? CO2 ist zwar weitaus besser löslich als O2, trotzdem werden, wie ihr wisst, nur 5 % des CO2 auf diese Weise transportiert. Neben den 10 % Carbaminohämoglobin wird der Großteil des CO2 als Bicarbonat gelöst. Auch daran sind die Erythrozyten maßgeblich beteiligt. Ein Enzym im Erythrozyt, die Carboanhydrase, sorgt nämlich dafür, dass aus CO2 Kohlensäure wird. Diese Kohlensäure dissoziiert fast sofort wieder zu einem Proton und HCO3-, dem BicarbonatBicarbonat. Das Bicarbonat wird aus dem Erythrozyten transportiert, und zwar mittels eines Antiports, der Bicarbonat gegen Chlorid-Ionen austauscht. Man spricht hierbei vom Hamburger-ShiftHamburger-Shift. Die Protonen können zur Stabilisierung des Desoxy-Hb genutzt werden; schließlich senken sie dessen Affinität zu Sauerstoff.
Sauerstoffaufnahme und CO2-Abgabe in der Lunge
In der LungeSauerstoffaufnahme ist der Sauerstoffpartialdruck hoch und alle anderen Einflussfaktoren so ausgeprägt (pH-Wert hoch, Temperatur niedrig, wenig 2,3-BPG, wenig CO2), dass Hämoglobin beginnt, Sauerstoff aufzunehmen. Ist das erste Sauerstoffmolekül gebunden, wird die Bindung von Sauerstoff an die übrigen Untereinheiten aufgrund der positiven Kooperativität quasi zum Selbstläufer.
Was KohlendioxidAbgabepassiert mit CO2? Das CO2 des Carbaminohämoglobins wird vom hohen Sauerstoffpartialdruck verdrängt – seine Bindung ist oxylabil. Zudem kehrt der Erythrozyt den Hamburger-Shift um (Chlorid heraus, Bicarbonat hinein) und macht aus Protonen und Bicarbonat Kohlensäure, die diesmal in ihren Ausgangstoff CO2 zerfällt, das entlang seines Konzentrationsgradienten vom Blut in die Lunge diffundiert und, wie die 5 % physikalisch gelöstes CO2 auch, abgeatmet werden kann.

Für Ahnungslose

Als kleine Wiederholungen für alle Chemie-Ahnungslosen noch einmal die Reaktionen der Kohlensäure:

  • Bildung aus Wasser und CO2:

    CO2 + H2O → H2CO3

  • Dissoziation zu Bicarbonat und Protonen:

  • H2CO3 → HCO3- + H+

Eisenstoffwechsel

Resorption aus dem Darm
Im Körper eines Menschen Eisenfinden sich ca. 5 Gramm Eisen, von denen das meiste (ziemlich genau ⅔) im Hämoglobin enthalten ist. Der Eisenstoffwechsel ist insofern interessant, als dass der Mensch nicht wirklich gut darin ist, Eisen aufzunehmen. So werden maximal 20 % des in der Nahrung enthaltenen Eisens resorbiert, sodass unsere Nahrung deutlich mehr als die maximal 5 mg Eisen enthalten muss, die wir pro Tag benötigen. Wie viel Eisen wir tatsächlich aufnehmen, hängt davon ab, wie viel wir brauchen, da der Körper nur die Resorption von Eisen regulieren kann, nicht aber seine Ausscheidung.
Der Großteil des Eisens, das wir resorbieren, ist schon in Häm-Gruppen verpackt. Das liegt nicht daran, dass so furchtbar viel Häm-Eisen in unserer Nahrung vorkommt, sondern dass wir vergleichsweise effizient sind, was die Resorption von Häm-Eisen angeht. Es ist v. a. im Myoglobin und Hämoglobin von Fleisch enthalten.
Das restliche Eisen liegt v. a. als Fe3+ vor, das wir in dieser Form nicht aufnehmen können. Erfreulicherweise haben wir aber ein Enzym auf der luminalen Seite der Darmmembran, das Fe3+ zu Fe2+ reduziert, die Ferrireduktase. Zudem helfen Substanzen wie Vitamin C (das ja bekanntlich ein Antioxidans ist) bei der Reduktion oder stabilisieren die reduzierte Form. Der Transporter, der für die Eisenresorption zuständig ist, resorbiert auch noch andere zweifach positiv geladene Metall-Ionen und heißt deshalb DMT-1 (Divalent Metal TransporterDivalent Metal Transporter).

Für Ahnungslose

Schwimmen die Eisen-Ionen einfach so in der Nahrung herum? Nein, sie sind meistens Teil von Komplexen, die sie in Lösung halten, sonst würden sie sich absetzen. Die Komplexe können aber auch die Resorption verhindern, wenn sie zu stabil sind. Bekannte Beispiele für Substanzen, die zu stabile Komplexe bilden, sind Phosphat und Oxalate, die auch die Resorption des Eisens aus pflanzlicher Nahrung (z. B. Spinat) erschweren.

Enterozyten und Blut
Die Darmzelle Enterozytenhat die Möglichkeit, Eisen in Form von Fe3+ an ein Protein gekoppelt als Ferritin zu speichern. Wird das gespeicherte Eisen nicht benötigt, verbleibt es einfach in der Zelle, bis diese nach einigen Tagen an ihrem Lebensende angekommen ist, und wird mit den Zellbestandteilen über den Darm ausgeschieden.
Ansonsten wird das zweiwertige Eisen über den Transporter FerroportinFerroportin, der mit Hephaestin zusammenarbeitet, wieder zu Fe3+ oxidiert und aus dem Enterozyt ins Blut abgegeben. Dort angekommen, bindet es an sein Transportprotein, das TransferrinTransferrin, das je zwei Eisen-Ionen binden kann, und wird v. a. ans Knochenmark geliefert.

Lerntipp

Man kann gut abprüfen, in welcher Form das Eisen welche Funktionen ausübt:

Fe2+: aktive Form in Hämo- und Myoglobin, Resorption/Transport über Membranen

Fe3+: Speicher und Transportform

Transferrin + Ferritin = three (wie „i“ gesprochen): Das Transportprotein Transferrin und Ferritin arbeiten mit Fe3+-Ionen

Warum wird Eisen immer, wenn es gerade nicht gebraucht wird, zu Fe3+ oxidiert? Einige Salze, an denen Fe2+-Ionen beteiligt sind, können im Rahmen der Fenton-ReaktionFenton-Reaktion die Umwandlung von Wasserstoffperoxid zu hochaggressiven reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) katalysieren, was der Körper natürlich vermeiden will. Aus diesem Grund gibt es mit dem CaeruloplasminCaeruloplasmin, das an der Kupferspeicherung beteiligt ist, ein Enzym, das Fe2+ im Blut zu Fe3+ oxidieren kann.
Eine weitere (intrazelluläre) Speicherform von Eisen ist das HämosiderinHämosiderin, das z. B. in Makrophagen entsteht, wenn sie nach einer größeren Blutung „aufräumen“.

Anämien

Eng mit dem Eisenstoffwechsel assoziiert sind auch einige mögliche Ursachen der Blutarmut (AnämieAnämie). Wirft man bei einer Anämie mal einen Blick durchs Mikroskop auf die Erythrozyten, können einem einige Veränderungen auffallen, die sich durch die Erythrozytenparameter quantifizieren lassen:
  • MCV: Das Mean Corpuscular VolumeMean Corpuscular Volume ist nichts anderes als das Volumen eines Erythrozyten. Normal sind 90 fl (Femtoliter ≙ 10–15 Liter).

  • MCH: Das Mean Corpuscular HemoglobinMean Corpuscular Hemoglobin gibt an, wie viel Hämoglobin in einem Erythrozyten enthalten ist. Normal sind 30 pg (Picogramm ≙ 10–12 Gramm).

  • MCHC: Die Mean Corpuscular Hemoglobin ConcentrationMean Corpuscular Hemoglobin Concentration gibt an, wie hoch die Konzentration von Hämoglobin im Erythrozyt ist. Sie liegt bei ca. 350 g/l, ist aber nicht ganz so wichtig wie die beiden anderen Erythrozytenindices.

Lerntipp

Ein Vierteljahr hat 90 Tage, um fröhlich zu lernen = Das Volumen der Erythrozyten beträgt 90 Femtoliter.

Doch nun zu den Anämien:
  • EisenmangelanämieEisenmangelanämie: Wenn der Körper über zu wenig Eisen verfügt (zu geringe Aufnahme/zu hohe Verluste), kann er die Erythrozyten nicht mehr mit der normalen Menge Hämoglobin beladen, sodass ihr Volumen sinkt. MCH und MCV sind geringer.

  • Folsäure- und Vitamin-B12-Mangel: Bei einem Mangel an FolsäureFolsäureMangel oder CobalaminCobalaminMangel (Vitamin B12VitaminB12) können sich die Erythrozytenvorläufer in der Erythropoese nicht richtig teilen. Dadurch entstehen weniger Erythrozyten, die aber größer sind und entsprechend auch mit mehr Hämoglobin beladen werden können. MCH und MCV sind folglich höher. Man spricht deswegen auch von einer megaloblastären AnämieAnämiemegaloblastäre. Die Anämie aufgrund von Cobalamin-Mangel wird auch als perniziöse AnämieAnämieperniziöse bezeichnet.

  • Sichelzellanämie: Bei der SichelzellanämieSichelzellanämie handelt es sich um eine weitere Erbkrankheit, deren Verbreitung man auf einen möglichen Überlebensvorteil bei einer Infektion mit Malaria zurückführt (den Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase-Mangel kennt ihr bereits). Bei der Sichelzellanämie kommt es aufgrund einer Mutation zu einer Verformung der Erythrozyten bei niedrigen Sauerstoffpartialdrücken, sodass sie an Engstellen gerne mal hängenbleiben, dort phagozytiert werden und folglich eine kürzere Lebensdauer haben. Die Mutation, die der Sichelzellanämie zugrunde liegt, sollte man kennen: Es handelt sich um eine Punktmutation, die dafür sorgt, dass in der β-Kette des Hämoglobins ein Glutamat durch Valin ersetzt wird.

Exkurs: Cobalamin

Das Fehlen von Vitamin B12VitaminB12 (CobalaminCobalamin) kann also eine megaloblastäre Anämie verursachen. Cobalamin gilt als „Fleischvitamin“, da es nur von Mikroorganismen gebildet und v. a. mit Fleisch aufgenommen wird. Vegetarier können ihren Bedarf an Cobalamin über Milchprodukte und Eier decken, während Veganer hinsichtlich eines Vitamin-B12-Mangels aufpassen müssen. Dieser führt nämlich nicht nur zur Perniziosa, sondern auch zu einer Schädigung des ZNS, der funikulären MyeloseMyelose, funikuläre. Ihr solltet außerdem wissen, dass der Körper zur Resorption des Cobalamins im terminalen Ileum ein Glykoprotein namens Intrinsic FactorIntrinsic Factor benötigt, das mit dem Cobalamin Komplexe bildet und von den Belegzellen sezerniert wird.
Jetzt haben wir schon einiges zum Cobalamin gelernt, wissen aber noch nicht, wie es aussieht und was es macht: Cobalamin ist mit dem Hämoglobin verwandt, enthält aber im Inneren ein CobaltCobalt- statt eines Eisen-Ions. Das umgebende Ringsystem ist ein Tetrapyrrolring, der Corrin genannt wird.
Cobalamin ist an zwei Reaktionen beteiligt, in denen es bei Umlagerungen von Kohlenwasserstoffgruppen (Isomerisierung) hilft.
  • Die Synthese von Methionin aus Homocystein zur Regeneration von SAM benötigt Cobalamin.

  • Die Methylmalonyl-CoA-Mutase benötigt Cobalamin für ihre Reaktionen u. a. im Abbau der ungeradzahligen Fettsäuren und verzweigtkettigen Aminosäuren.

Hämostase

Wenn das Gefäßsystem verletzt wird, muss der Blutverlust minimiert werden. Die verschiedenen Möglichkeiten der BlutstillungBlutstillung (HämostaseHämostase) werden Blutgerinnunguns in diesem Kapitel beschäftigen.
Grundsätzlich können bei der Blutstillung mehrere Phasen unterschieden werden. Kommt es zu einer Verletzung eines Blutgefäßes, kontrahiert das betroffene Gefäß, um das ausfließende Volumen zu begrenzen. Die Blutplättchen (Thrombozyten) werden aktiviert und sorgen für einen ersten, wenn auch noch etwas instabilen Verschluss der Wunde durch einen primären Thrombus (Gerinnsel). Damit dieser Thrombus auch wirklich hält, wird zudem die Gerinnungskaskade angestoßen, die für eine Verklebung der Thrombozyten sorgt.
Bei der Blutgerinnung ist es wie bei allen Prozessen im Körper auch: Sie soll so stark wie nötig, aber so selten wie möglich ablaufen. Einerseits sollen entstehende Wunden schnell geschlossen werden, andererseits muss aber verhindert werden, dass grundlos Gerinnsel entstehen, die Gefäße verlegen und eine Ischämie im dahinterliegenden Gewebe verursachen können, was v. a. im Gehirn (Schlaganfall) und am Herz (Myokardinfarkt) fatale Folgen haben kann.

Endothel

Das EndothelEndothel ist für die Hämostase unerlässlich. Ein intaktes Gefäß ist vollständig von Endothel ausgekleidet, das Substanzen produziert, die das Gerinnungssystem hemmen. Fehlendes Endothel ist für den Thrombozyt gleichzeitig das Signal: „Hier stimmt etwas nicht!“

Zelluläre Blutstillung/Bildung des Primärthrombus (weißer Thrombus)

Die BlutstillungzelluläreThrombozytenThrombozyten entstehen ebenfalls im Knochenmark, wo sie sich von ihren großen Vorläufern, den MegakaryozytenMegakaryozyten, abschnüren. Sie sind, ähnlich dem Erythrozyten, voll und ganz auf die Erfüllung ihrer Aufgaben ausgelegt und besitzen dementsprechend keinen Kern (aber Mitochondrien). Im Blutausstrich müsst ihr genau hinschauen, um sie zu erkennen, denn mit einer Größe von rund 2 µm kann man sie leicht übersehen.
Thrombozyten besitzen u. a. Rezeptoren für Kollagenfasern. Wenn dieser Rezeptor plötzlich Kollagenfasern bindet, weiß der Thrombozyt, dass an dieser Stelle etwas nicht in Ordnung sein kann, da Kollagenfasern kein Bestandteil des Gefäßendothels, sondern der darunter liegenden extrazellulären Matrix sind. Die erste Bindung, die als Adhäsion bezeichnet wird, ist aber noch nicht stabil. Glücklicherweise gibt es den Von-Willebrand-FaktorVon-Willebrand-Faktor (vWF), ein Glykoprotein, das sowohl vom Endothel gebildet und ins Blut abgegeben wird als auch in den α-Granula des Thrombozyten enthalten ist und diese Bindung verstärken kann.

Für die Klausur

Der vWF, der im Blut zirkuliert, liegt dort zusammen mit einem Gerinnungsfaktor, dem Faktor VIII, vor und schützt diesen vor dem Abbau.

Der Thrombozyt sitzt nun also auf dem Defekt, will aber nicht ewig warten, bis genug andere Thrombozyten zufällig dazustoßen. Die Lösung: Er holt sich Hilfe! Bei der Adhäsion kommt es zu einer leichten Aktivierung des Thrombozyten, die ausreicht, dass dieser sich etwas verformt (man spricht von einer Konformationsänderung). Diese Verformung sorgt dafür, dass er den Defekt besser abdeckt, bewirkt aber gleichzeitig die Freisetzung von in Granula gespeicherten Stoffen:
  • α-Granula: In ihnen finden sich neben dem angesprochenen Von-Willebrand-Faktor auch noch andere Gerinnungsfaktoren, die später noch wichtig werden.

  • δ- bzw. Dense-Granula: In ihnen finden sich u. a. ADP, Serotonin und Calcium-Ionen.

    • Der Kontakt mit ADP führt bei Thrombozyten zur Aktivierung eines Rezeptors für das Glykoprotein Fibrinogen. Jeder Rezeptor auf den Thrombozyten hat neben seinem Eigennamen auch noch eine systematische Bezeichnung, die ihr beim Fibrinogen-Rezeptor kennen müsst: GpIIb/IIIa.

    • Serotonin unterstützt das Gefäß bei seiner Vasokonstriktion und aktiviert weitere Thrombozyten.

    • Calcium wird später für die Aktivierung der Gerinnungsfaktoren benötigt.

Die weiteren Granula des Thrombozyten (u. a. γ-Granula, die den Lysosomen ähneln) sind i. d. R. nicht prüfungsrelevant.
Über den GpIIb/IIIa-Rezeptor kann der Thrombozyt FibrinogenFibrinogen binden. Und wenn jeder Thrombozyt, der mit ADP in Kontakt kommt, diesen aktivierten Rezeptor besitzt, können Thrombusprimärerauch mehrere Thrombozyten an ein Fibrinogenmolekül binden. Dies führt zu einer Quervernetzung der Thrombozyten, die unseren primären Thrombus, den man aufgrund seiner Farbe auch als weißen Thrombus bezeichnet, schon etwas stabilisiert.
Plasmatische Gerinnung/Bildung des Sekundärthrombus (roter Thrombus)
Die Vernetzung derBlutstillungplasmatische Thrombozyten durch Fibrinogen ist noch nicht sehr stabil. Aber der Name Fibrinogen impliziert ja, dass es sich bei diesem Protein nur um eine Vorstufe handelt. Die plasmatische Gerinnung zielt darauf ab, Fibrinogen zu Fibrin umzuwandeln. Fibrin bildet mit Thrombozyten ein festeres Geflecht, in dem ebenfalls Erythrozyten hängenbleiben, sodass der Thrombussekundärerentstehende Sekundärthrombus auch als roter Thrombus bezeichnet wird.
Bei der plasmatischen GerinnungBlutgerinnungplasmatische ist das Zauberwort limitierte ProteolyseProteolyselimitierte, also die Aktivierung eines Enzyms, indem Teile einer inaktiven Vorstufe abgespalten werden (Kap. 6.1). Sowohl Fibrinogen als auch sämtliche Gerinnungsfaktoren, die im Blut zirkulieren, werden mittels limitierter Proteolyse in ihre aktive Form überführt, die ihr an einem kleinen „a“ hinter ihrem Namen erkennt. Bei den Enzymen, die Proteine aus ihren Vorstufen aktivieren, handelt es sich häufig um Serinproteasen, also Enzyme, die in ihrem aktiven Zentrum ein Serin aufweisen. Die Gerinnungskaskade kommt dadurch zustande, dass die Gerinnungsfaktoren durch Proteasen aktiviert werden, selbst aber häufig ebenfalls Proteasen sind, die wiederum andere Faktoren aktivieren können (Abb. 7.10). Bei der Blutgerinnung hat man früher klar das extrinsische vom intrinsischen System unterschieden, wobei heute zumindest strittig ist, ob beide wirklich komplett separate Wege darstellen, die plasmatische Gerinnung zu aktivieren.
Der extrinsische WegBlutgerinnungextrinsischer Weg verläuft wie folgt:
  • Faktor VII bindet an einen Faktor, der nur von Zellen exprimiert wird, die normalerweise nicht vom Blutgefäß aus zugänglich sind. Dieser Faktor hat verschiedene Namen: Gewebefaktor, Tissue Factor, Gewebsthromboplastin oder Faktor III.

  • Faktor VII und der Tissue Factor bilden mit Phospholipiden und Calcium-Ionen (deswegen auch das Calcium in den Thrombozytengranula) einen Komplex, der Faktor X zu Faktor Xa aktiviert.

  • Faktor Xa bildet zusammen mit Faktor V (und natürlich Calcium-Ionen + Phospholipiden) einen Komplex, der so wichtig ist, dass er sogar einen eigenen Namen hat: die Prothrombinase.

  • Die Prothrombinase spaltet Prothrombin (wird auch Faktor II genannt) zu Thrombin.

  • ThrombinThrombin spaltet Fibrinogen zu FibrinFibrin, was die stabile Quervernetzung der Thrombozyten ermöglicht. Zudem aktiviert es Faktor XIII, der durch die Verknüpfung von Lysin und Glutamin-Resten der Fibrinmoleküle diese Quervernetzung durchführt (Transglutaminase-Aktivität).

Für die Klausur

Die GerinnungskaskadeGerinnungskaskade ist natürlich nicht ganz so einfach. Es gibt viele mehr oder weniger wichtige Nebenwege, die aktivierend und hemmend wirken. Die Gerinnung, wie ihr sie hier findet, ist sowohl im Physikum als auch in Biochemieklausuren an den Universitäten relevant. Mögliche Detailfragen variieren von Uni zu Uni, sodass ihr am besten auf Altklausuren zurückgreift. Sie sollten allerdings nicht über Bestehen oder Nichtbestehen entscheiden!

Der intrinsische WegBlutgerinnungintrinsischer Weg beginnt in vielen Lehrbüchern mit der Aktivierung von Faktor XII über Faktor XI zu Faktor IX durch Kontakt mit negativ geladenen Oberflächen wie etwa Glas. Tatsächlich hat ein Mangel an Faktor XII aber keinerlei Folgen für betroffene Patienten, sodass angezweifelt werden darf, inwiefern dieser Aktivierungsweg klinisch bedeutsam ist. Die Komponenten der „intrinsischen Gerinnung“, die aber definitiv klinische Relevanz besitzen, sind:
  • Die Aktivierung von Faktor IX (wahrscheinlich als Nebenprodukt der extrinsischen Gerinnung) und Faktor VIII (der im Komplex mit vWF im Blut umherschwimmt) zum Tenasekomplex.

  • Dieser aktiviert Faktor X zu Faktor Xa. Die Endstrecke entspricht der extrinsischen Gerinnung.

Fibrinolyse
Wurde ein FibrinolyseThrombusThrombusAuflösung gebildet, soll er auf die Schadstelle begrenzt bleiben und auch irgendwann wieder aufgelöst werden. Außerdem sollen Thromben, die grundlos gebildet wurden, ziemlich schnell aufgelöst werden. Aus diesem Grund besitzt der Körper ein Enzym namens PlasminPlasmin, das – Überraschung! – aus einer inaktiven Vorstufe namens Plasminogen aktiviert wird. Für die Aktivierung von Plasminogen zu Plasmin sind in unserem Körper v. a. zwei Substanzen zuständig:
  • Gewebsplasminogenaktivator (Tissue Plasminogen ActivatorTissue Plasminogen Activator, tPA) stammt von den Endothelzellen und spaltet neben Fibrin eine Vielzahl anderer, an der Gerinnung beteiligter Proteine. Zudem ist er im Menstruationsblut enthalten und verhindert dort eine dauerhafte Gerinnung.

  • UrokinaseUrokinase findet sich nicht nur im Urin, sondern auch in anderen Geweben des Körpers und stimuliert dort die Fibrinolyse.

Als Medikament kann zudem die von Streptokokken produzierte StreptokinaseStreptokinase eingesetzt werden, die ebenfalls Plasminogen zu Plasmin aktiviert und z. B. zur Lyse beim Herzinfarkt (wenn eine Katheterintervention nicht zeitnah möglich ist) eingesetzt werden kann.
Außerdem solltet ihr wissen, dass Plasmin, wie eigentlich alles im menschlichen Körper, einen Gegenspieler hat, das α2-Antiplasmin.
Regulation der Gerinnung
Von der Verletzung einesBlutgerinnungRegulation Gefäßes über den Verschluss der Läsion mit einem Thrombus bis zur Auflösung dieses Thrombus haben wir alle Schritte der Hämostase kennengelernt. Jetzt müssen wir uns nur noch anschauen, wie sie im Körper reguliert werden kann. Den Abschluss bildet dann Kap. 7.4.3 zur medikamentösen Beeinflussung der Gerinnung.
  • Das Protein Antithrombin IIIAntithrombin III hemmt diverse Gerinnungsfaktoren, u. a. Thrombin und Faktor X. Als Inhibitor von Serinproteasen wie Thrombin wird es auch SerpinSerpin genannt.

  • Protein C und S entfalten ihre gerinnungshemmende Wirkung als aktiviertes Protein C (APC) durch Hemmung der Faktoren V und VIII. Die Aktivierung zu APC wird von einem vom Endothel produzierten Protein namens Thrombomodulin unterstützt. Thrombomodulin bindet Thrombin und modelliert seine Aktivität um … von seiner normalen Funktion zur Aktivierung von Protein C und S zu APC.

Für die Klausur

Wenn nach der Herkunft der an der Gerinnung beteiligten Substanzen gefragt wird: Ein Großteil der Gerinnungsfaktoren entsteht in der Leber, die Substanzen, die aus Thrombozyten freigesetzt werden, haben wir besprochen und Stoffe, welche die Blutgerinnung verhindern, werden häufig vom Endothel produziert … denn wo gesundes Endothel ist, muss keine Blutgerinnung stattfinden.

Hemmung der Thrombusbildung

Wie kann man medikamentös in die Bildung von Thromben eingreifen? Wir stellen die wichtigsten Gerinnungshemmer (AntikoagulantienAntikoagulantien) und ThrombozytenaggregationshemmerThrombozytenaggregationshemmer vor. Man muss dabei immer beachten, dass nicht jeder Stoff, der im Reagenzglas in der Lage ist, die Gerinnung zu hemmen, auch im Menschen eingesetzt werden kann, und sollte sich merken, bei welchen der vorgestellten Substanzen dies der Fall ist.

Für Ahnungslose

Sind Antikoagulantien dasselbe wie „Blutverdünner“? Alle Substanzen, die das Risiko für die Entstehung von Thromben senken, werden umgangssprachlich Blutverdünner genannt. Die Antikoagulantien greifen in die plasmatische Gerinnungskaskade ein, haben aber keinen Einfluss auf die Aktivierung der Thrombozyten. Thrombozytenaggregationshemmer haben dagegen v. a. die Thrombozyten zum Ziel.

Als grobe Faustregel gilt: Befürchtet man die Entstehung eines Thrombus im venösen System (z. B. tiefe Beinvenenthrombose), setzt man eher Antikoagulantien ein, wohingegen man bei der Gefahr von Thromben in den Arterien (z. B. Myokardinfarkt) zu Thrombozytenaggregationshemmern tendiert.

Antikoagulantien
  • Eine AntikoagulantienMöglichkeit, die Gerinnung zu hemmen, ist die Gabe von Stoffen, die Calcium-Ionen komplexieren, sodass sie nicht mehr für die Gerinnungskaskade zur Verfügung stehen. Da Calcium aber noch andere Funktionen hat und Eingriffe in den Elektrolythaushalt ohnehin heikel sein können, werden Komplexbildner nicht beim Patienten eingesetzt. Zur Hemmung der Gerinnung im Reagenzglas (in vitro) sind Substanzen wie Citrat, EDTA oder Oxalat aber bestens geeignet.

  • Ein Antikoagulans, das bei Patienten häufig eingesetzt wird, ist HeparinHeparin. Bei den Heparinen handelt es sich eigentlich um Polysaccharide, die Heparansulfate, die vom Endothel synthetisiert werden und die Affinität von Antithrombin III zu seinen Zielmolekülen wie Faktor X und Thrombin erhöhen.

  • Vitamin-K-AntagonistenVitamin-K-Antagonisten werden wie Heparin im klinischen Alltag häufig eingesetzt. Ihre Wirkung beruht darauf, dass zur Synthese einiger Gerinnungsfaktoren in der Leber eine Carboxylierung erfolgen muss, die Vitamin-K-abhängig ist. Diese Gerinnungsfaktoren (II, VII, IX und X) solltet ihr kennen. Da mit dem Beginn einer Vitamin-K-Antagonisten-Therapie zwar die Carboxylierung gehemmt ist, es aber noch dauert, bis die schon im Blut befindlichen Gerinnungsfaktoren verbraucht sind, ist die antikoagulatorische Wirkung nicht unmittelbar gewährleistet. In dieser Zeit ist Vorsicht geboten: Die antikoagulatorischen Proteine C und S müssen ebenfalls Vitamin-K-abhängig carboxyliert werden und haben eine geringere Halbwertszeit als die anderen Gerinnungsfaktoren. Ihre Plasmaspiegel fallen also schon früher ab, sodass in dieser Zeit sogar ein kurzfristig erhöhtes Thromboserisiko bestehen kann. Als Vitamin-K-Antagonisten werden v. a. CumarinderivateCumarinderivate wie Phenoprocoumon oder Warfarin eingesetzt.

Für die Klausur

Alle Gerinnungsfaktoren haben neben ihrer Nummer auch noch einen eigenen Namen. Manchmal kann das verwirrend sein. Wenn z. B. eine Aussage in der Klausur lautet „Die Synthese von Prothrombin ist Vitamin-K-abhängig“, denken sich manche, dass diese falsch sei, da ja nur die Faktoren II, VII, IX und X sowie Protein C und S Vitamin K benötigen. Tatsächlich ist aber Faktor II nichts anderes als Prothrombin. Deshalb sollte man zumindest bei einigen Faktoren der Gerinnungskaskade auch den richtigen Namen kennen:

Faktor I = Fibrinogen

Faktor II = Prothrombin

Faktor III = Tissue Factor

Faktor IV = Calcium

Thrombozytenaggregationshemmer
Ein Thrombozytenaggregationshemmerrelativ neuer Hemmstoff der Thrombozytenaggregation ist das ClopidogrelClopidogrel, das die ADP-Rezeptoren auf den Thrombozyten hemmt, sodass die Fibrinogenrezeptoren nicht aktiviert werden können. Der wesentlich prüfungsrelevantere Thrombozytenaggregationshemmer ist allerdings nach wie vor die AcetylsalicylsäureAcetylsalicylsäure (ASS).
ASS hemmt ein Enzym namens CyclooxygenaseCyclooxygenase (COX), das aus der langen Fettsäure Arachidonsäure Prostaglandine herstellt. Prostaglandine sind Gewebshormone, die verschiedenste Effekte haben können. Ihr solltet euch merken, dass die COX zunächst immer Prostaglandin-H2 synthetisiert, aus dem dann andere Prostaglandine entstehen können.
In den Endothelzellen werden dabei Prostaglandine wie das Prostacyclin gebildet, die der Aktivierung der Thrombozyten entgegenwirken. Thrombozyten bilden dagegen v. a. das Prostaglandin Thromboxan A 2 , das Thrombozyten aktivieren kann.
ASS hemmt diese Cyclooxygenase sowohl in Thrombozyten als auch im Endothel. Da das Endothel als „richtige Zelle“ aber die Möglichkeit hat, die COX schnell neu zu synthetisieren, überwiegt der hemmende Effekt auf die Thrombozytenaggregation.
Da ProstaglandineProstaglandine auch an der Regulation der Durchblutung der Magenschleimhaut beteiligt sind, sollte klar sein, warum es infolge der Einnahme von ASS dort zu Ulzerationen (Geschwüren) kommen kann.
Derivate der ArachidonsäureArachidonsäure (und anderer mehrfach ungesättigter Fettsäuren) werden im Übrigen als Eicosanoide bezeichnet (Abb. 7.11). Zu diesen gehören neben den Prostaglandinen die Leukotriene, die von der Lipoxygenase (LOX) aus der Arachidonsäure synthetisiert werden und als Entzündungsmediatoren fungieren. Wenn die COX durch ASS gehemmt ist, kommt es zu einer verstärkten Metabolisierung von Arachidonsäure durch die Lipoxygenase (da nur noch dieser Weg bleibt) und damit zur vermehrten Synthese dieser Leukotriene, die dann zu einer Bronchokonstriktion, dem ASS-Asthma, führen können.

Für Ahnungslose

Woher kommt der Name LeukotrienLeukotrien? Dieses Hormon ist wichtig für die Rekrutierung weißer Blutzellen (Leukozyten) und enthält drei (tri) Doppelbindungen (en).

Merkt euch zudem für die Klausur: Leukotrien C4 enthält Glutathion.

Für die Klausur

Geht an dieser Stelle noch einmal die prüfungsrelevanten Zahlenwerte dieses Kapitels durch und achtet dabei besonders auf die Einheiten. Fiese Falschantworten werden z. B. versuchen, euch glauben zu machen, die Hb-Konzentration wäre 15 g/l (statt 15 g/dl).

Exkurs: Vitamin K

Zum Abschluss des Themas Blut noch ein kleiner Exkurs zu dem VitaminVitaminK, das wir zur Synthese der Gerinnungsfaktoren II, VII, IX und X sowie von Protein C und S benötigen.
Man unterscheidet Vitamin K1, das Phyllochinon, aus pflanzlicher Nahrung und Vitamin K2, das Menachinon, das von unserer Darmflora synthetisiert wird.
Zur Struktur von Vitamin K kann man sich merken, dass es aus einer 1,4-Naphtochinonstruktur mit einer Isoprenseitenkette besteht, die NADPH-abhängig in seine Hydrochinon-Form reduziert wird, die dann aktiv ist.
Die genaue Reaktion, die bei der Synthese der Gerinnungsfaktoren in der Leber stattfindet, ist eine Vitamin K-abhängige γ-Carboxylierung von Glutamin (also am γ-C-Atom; Abb. 7.12).

Für Ahnungslose

Warum ist diese Carboxylierung so wichtig? Durch die neu eingefügte negativ geladene Gruppe können die Gerinnungsfaktoren besser mit den zweifach positiv geladenen Calcium-Ionen interagieren, die für viele Reaktionen der Gerinnungskaskade essenziell sind.

Was bei Vitamin-K-Mangel passiert, wisst ihr also schon: Die Blutgerinnung läuft nicht mehr richtig ab.

Übungen

  • 2.

    Erythrozyten können in _____________, _____________ und _____________ abgebaut werden.

  • 3.

    Ein Krankheitsbild, das durch einen Mangel an Proteinen ausgelöst wird, heißt _____________.

  • 4.

    Die Vorstufe des Erythrozyten, die noch Reste von Organellen und RNA enthält, heißt _____________.

  • 5.

    Fetales Hämoglobin besteht aus zwei _____________- und zwei _____________-Ketten.

  • 6.

    Den Einbau des Eisen-Ions in die entstehende Häm-Gruppe katalysiert die _____________.

  • 7.

    Welche Faktoren senken die Sauerstoffaffinität des Hämoglobins (außer wenig gebundener Sauerstoff)?

  • 8.

    Der Prothrombinasekomplex besteht aus den aktivierten Gerinnungsfaktoren _____________ und _____________ sowie Phospholipiden und _____________-Ionen.

  • 9.

    Die kovalente Verknüpfung der Fibrinmoleküle übernimmt Faktor _____________.

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