Bestimmung Freie Radikale und Antioxidantienstatus im Körper

Nitrosativer Stress

Wann entsteht nitrosativer Stress?


Stickstoffmonoxid
(NO˙) spielt eine entscheidende Rolle in der Signaltransduktion und der Vasodilatation der Blutgefäße. Unter "normalen" physiologischen Konditionen besteht ein Zusammenhang zwischen zwischen ROS/RNS.
Die NO˙- Konzentration ist für gewöhnlich höher als die O2˙- Konzentration, welche sofort durch die Superoxiddismutase (SOD) in Peroxid umgewandelt wird. Unter diesen Bedingungen wird die Reaktion von NO˙ mit den umgebenden Proteinen bevorzugt ablaufen und eine normale "Protein-Nitrosylation" stattfinden.


Reaktive Spezies (ROS) beeinträchtigen diesen physiologischen Prozess, wenn hohe Konzentrationen NO˙ und Sauerstoffradikale (ROS) zusammentreffen. Durch eine Überproduktion der Zellen des Immunsystems "oxidativen Bursts", werden z.B. große Mengen, sowohl NO˙ als auch O2- gebildet und die Reaktion beider Moleküle hat eine der höchsten bekannten Reaktionskonstanten (7 x 10-9 Sek.). Eine hohe Konzentration an NO˙ und O2˙- führt zur Bildung von Peroxynitrit (ONOO-).
Peroxynitrit ist die aktivste Form, was die Oxidation von Thiolen anbelangt, H2O2 die weniger aktive und (ROOH) besetzt die hintere Position [Brigelius-Flohé R. Antiox Red Sign 2011; 15:2335-2379].
Die Konzentration von ONOO- steigt, wenn die H2O2-Konzentration hoch ist und keine SOD voll wirksam ist. Wenn H2O2 hoch ist, bedeutet dies, dass die antioxidative Reserve niedrig ist, da keine ausreichende Kompensation (Quenching) durch enzymatische und nicht-enzymatische AO mehr möglich ist.

Oxidativer Stress (d-ROMs: hoch) und niedrige antioxidative Reserven (PAT: niedrig) sind Wegbereiter zum nitrosativen Stress!

Das zelluläre NO˙ wird u.a. durch die endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase (NOS) aus der Aminosäure L-Arginin gebildet. Dabei entsteht L-Citrullin, welches als Marker für nitrosativen Stress verwendet wird. L-Citrullin stellt ein Intermediärprodukt des Harnstoffzyklus dar, das durch eine zu hohe Aufnahme von L-Arginin oder L-Glutamin wiederspiegelt (Kraftsportler!). Außerdem kommt L-Citrullin in hoher Konzentration in Wassermelonen vor (namensgebend). Diese Faktoren sollten bei der Citrullin-Bestimmung berücksichtigt werden.
Die Nitrosylierung von aromatischen Aminosäuren wie Tyrosin, was zu einer vermehrten Bildung von Nitrotyrosin führt, welches ebenfalls als Marker für nitrosativen Stress verwendet wird. Ursächliche Faktoren, die zur Nitrotyrosin-Erhöhung führen können, sind bereits gebildetes Peroxinitrit, dem einerseits hoher oxidativer Stress und eine erhöhte Konzentration von NO˙ vorausgegangen sind und dem Vorhandensein von L-Tyrosin -> (Nitrotyrosin).

Nitrotyrosin und L-Citrullin sind Marker für nitrosativen Stress, der eine Sonderform des oxidativen Stresses darstellt.

Eine verringerte Aktivität oder eine Fehlfunktion der NOS jedoch begünstigt die Entstehung von Gefäßerkrankungen wie Arteriosklerose ebenso wie eine erhöhte Aktivität, die zur Bildung von viel NO˙ führt. Besonders wichtig ist dabei das Phänomen der NOS-Entkopplung. Entkoppelte NOS produziert Superoxid an Stelle von Stickstoffmonoxid, fördert dadurch oxidativen Stress im Endothel und schadet so Blutgefäßen mehr als ihnen zu nützen. Aufgrund dieser Doppelfunktion wird NOS auch als ein janusköpfiges Enzym bezeichnet.[1]

Eine weitere Quelle für NO˙ findet man in der Reduktion von Nitriten wie man sie häufig in gepökeltem Fleisch und Wurstwaren vorzufinden sind.


1. U. Förstermann: Janus-faced role of endothelial NO synthase in vascular disease: uncoupling of oxygen reduction from NO synthesis and its pharmacological reversal. In: Biological Chemistry, 387 (12), 2006, S. 1521–1533, doi:10.1515/BC.2006.190, PMID 17132097

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