Salvage-Pathway

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 12. November 2016
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Beim Salvage-Pathway wird aus den Abbauprodukten eines Biomoleküls ein neues Biomolekül synthetisiert. Der Salvage-Pathway wird auch als Bergungsweg bezeichnet und ist gewissermaßen eine Form des Recyclings innerhalb des Stoffwechsels.

Inhaltsverzeichnis

Was ist der Salvage-Pathway?

Salvage-Pathway bezeichnet zum einen die allgemeine Form dieses Recyclings innerhalb des Stoffwechsels und zum anderen den Stoffwechselweg der Purinnukleotide. Purinnukleotide sind die chemischen Grundbausteine der Desoxyribonukleinsäure (DNA) und der Ribonukleinsäure (RNA).

Bei dem Putinnukleotid-Salvage werden Mononukleotide aus den Purinbasen Guanin, Adenin und Hypoxanthin gebildet. Mit 90 % ist dieser Stoffwechselweg der Hauptstoffwechselweg für freie Purine. Der Rest wird zu Harnsäure abgebaut. Vor allem gegenüber der De-novo-Biosynthese von Purinmononukleotiden bietet der Salvage-Pathway zahlreiche Vorteile. So ist er zum Beispiel deutlich energieeffizienter.

Anatomie & Aufbau

Die Synthese der bizyklischen Purinbasen ist für den Körper mit viel Aufwand verbunden. Deshalb werden sie zu einfachen Basen abgebaut und dann erneut verwendet.

In dem Wiederverwertungsstoffwechselweg werden verschiedene Zwischenprodukte des Abbaus von Mononucleotiden, Nucleosiden, Polynucleotiden oder Nucleinsäurebasen in Aufbaureaktionen genutzt, anstatt sie komplett abzubauen. Durch die Salvage-Pathway-Reaktion können nützliche und wertvolle Zwischenprodukte aus dem Stoffwechsel, sogenannte Metaboliten, vor der Entsorgung bewahrt werden. Diese Metaboliten müssen also nicht erneut produziert werden. Dieser Vorgang erspart der Zelle somit einen hohen Energieverbrauch. Bei dem Salvage-Pathway wird auf eine freie Purinbase ein Ribosephosphat aus Phosphoribosylpyrophosphat (PRPP) übertragen.

Unter Abspaltung von Pyrophosphat entsteht so das Nukleotid. Die dafür nötigen Enzyme werden durch das Phosphoribosylpyrophosphat aktiviert und durch die Endprodukte gehemmt. Aus der Purinbase Adenin entsteht zusammen mit (PRPP) und mittels des Enzyms Adenin-Phosphoribosyltransferase (APRT) Adenosinmonophosphat (AMP). Aus dem Guanin wird in Verbindung mit PRPP und dem Enzym Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (HGPRT) das Nukleotid Guanosinmonophosphat (GMP). Aus Hypoxanthin wird mit PRPP und dem Enzym Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase das Nukleotid Inosinmonophosphat (IMP).

Weitere Enzyme, die am Salvage-Pathway beteiligt sind, sind Nucleosid-Phosphorylasen, Nucleosid-Kinasen und Nucleotid-Kinasen. 90 % der Purine werden zunächst zu Nukleotiden umgebaut und dann durch Umwandlungen wieder für die Synthese von Nucleinsäuren nutzbar gemacht. 10 % der Purine werden zu Harnsäure abgebaut und über die Niere ausgeschieden.

Funktion & Aufgaben

Der Salvage-Pathway findet in nahezu allen Zellen des Körpers statt, da auch in fast allen Zellen des Körpers Purine abgebaut werden. Purine gehören zur Gruppe der Heterocyclen und sind neben den Pyrimidinen die wichtigsten Bausteine der Nukleinsäuren. Purine werden unter Nutzung vom Salvage-Pathway selber gebildet. Sie sind in allen Zellen, die über einen Zellkern verfügen, enthalten.

Lebensmittel tierischer Herkunft, insbesondere Innereien und Haut, enthalten viele Purine. Die Purine, die nicht über den Salvage-Pathway recycelt werden, werden zu Harnsäure abgebaut und über die Nieren ausgeschieden. Für den Salvage-Pathway gibt es keine Blutwerte, für die Harnsäure hingegen schon. Bei Männern liegen die Harnsäure-Werte im Blut normalerweise zwischen 3,4 und 7,0 mg / 100ml. Bei Frauen sollte der Harnsäure-Wert zwischen 2,4 und 5,7 mg /l liegen.

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Kommt es zu einem Defekt im Salvage-Pathway können die Purine nicht mehr recycelt werden. Es werden also deutlich mehr Purine abgebaut, sodass auch vermehrt Harnsäure anfällt. Die Niere ist nicht mehr in der Lage die Harnsäure komplett auszuscheiden, sodass es zu einer Hyperurikämie kommt.

Als Hyperurikämie wird eine Erhöhung des Harnsäurespiegels im Blut bezeichnet. Definitionsgemäß liegt eine Hyperurikämie ab einem Harnsäurewert von 6,5 mg / dl vor. Der Grenzwert gilt für beide Geschlechter gleichermaßen. Eine Erhöhung des Harnsäurewertes, die auf einer Störung des Salvage-Pathway beruht, wird auch als primäre Hyperurikämie bezeichnet. Etwa 1 % aller Hyperurikämien wird durch eine Harnsäure-Überproduktion aufgrund einer Störung im Purinstoffwechsel verursacht. Der überwiegende Teil der primären Hyperurikämien basiert auf einer verminderten Harnsäureausscheidung in der Niere.

Um zu unterscheiden, ob die erhöhten Harnwerte auf einer verminderten Ausscheidung oder auf einer vermehrten Harnsäureproduktion basieren, muss die Harnsäureclearance bestimmt werden. Für die Berechnung der Harnsäureclearance werden die Harnsäureausscheidung im 24-Stunden-Sammelurin und die Serumharnsäure bestimmt.

In den meisten Fällen bleibt eine Hyperurikämie symptomlos. Bei einer massiven Hyperurikämie kommt es zum akuten Gichtanfall. Hier lagern sich die kristallisierten Salze der Harnsäure in den Gelenken ab. Dadurch kommt es zu Entzündungen in den betroffenen Gelenken mit Überwärmung, Schmerzen und starker Rötung. Das Großzehengrundgelenk, das Sprunggelenk und das Kniegelenk sind besonders häufig betroffen. Bei längerem Bestehen der Gicht kommt es zu einem Umbau des Gewebes. Der Knorpel in den Gelenken verdickt sich und es entstehen sogenannte Gichttophi.

Ein genetischer Defekt, der zu einer Hyperurikämie führt, ist das Lesch-Nyhan-Syndrom. Die Erkrankung wird X-chromosomal-rezessiv vererbt und hat einen Mangel des Enzyms Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (HGPRT) zur Folge. Da das Enzym am Purinstoffwechsel der Purinbasen Hypoxanthin und Guanin beteiligt ist, fallen vermehrt Purine zum Abbau an. Die Folge ist ein starker Anstieg der Harnsäure. Die Erkrankung wird X-chromosomal vererbt. Deswegen sind fast ausschließlich Männer vom Lesch-Nyhan-Syndrom betroffen. Erste Symptome zeigen sich etwa zehn Monate nach der Geburt.

Die Kinder zeigen eine auffällige Beinstellung in Kombination mit Bewegungsarmut und Rückständen in der Entwicklung. Erstes Anzeichen ist oft ein vermehrter Harnrückstand in der Windel. In schweren Fällen kommt es zudem zu Selbstverletzungen wie Lippen- und Fingerbissen und zu Beeinträchtigungen des Denkvermögens. Eventuell verhalten sich die betroffenen Kinder auch aggressiv gegenüber ihren Eltern, Geschwistern, Freunden oder Betreuern.

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