8-OHdG: der Weg im Körper · Biomarker & Urinanalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert 8-OHdG (8-Hydroxy-2-Desoxyguanosin): welche Stationen aufeinander folgen, welche Enzyme den Schritt machen und welche Cofaktoren sie dafür brauchen. Jede Aussage hat eine Quelle. Die Seite beschreibt allgemeines Lehrbuchwissen und sagt nichts über einen einzelnen Menschen.

Kurz erklärt

8-OHdG ist ein Bruchstück der DNA-Base Guanin, die durch Sauerstoffradikale oxidiert wurde. Die Zelle schneidet solche Bausteine aus der DNA heraus oder sortiert sie aus dem Vorrat aus; die Bruchstücke gehen in den Urin. Oxidiertes Guanin paart sich leicht mit Adenin.

11 Stationen · 5 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Sauerstoff → Superoxid Atmungskette Nimmt Sauerstoff ein einzelnes Elektron auf, entsteht Superoxid – ein Radikal, also ein Molekül mit einem ungepaarten Elektron. Es greift Eisen-Schwefel-Zentren in Enzymen an. Quelle 1↕ beides, je nach Menge Superoxid gibt sein ungepaartes Elektron leicht weiter; es greift Eisen-Schwefel-Zentren in Enzymen an und setzt dabei Eisen frei. In kleinen Mengen dient es über Wasserstoffperoxid auch als Signal. in Studien beobachtet Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Superoxid, weil die Dismutasen nicht nachkommen, werden mehr Eisen-Schwefel-Zentren angegriffen; das frei werdende Eisen steht der Fenton-Reaktion zur Verfügung.

zu wenig — Entsteht wenig Superoxid, fällt auch wenig Wasserstoffperoxid an, das Zellen in kleinen Mengen als Botenstoff nutzen.

in Studien beobachtet · Quelle 1, 2
Superoxid → Wasserstoffperoxid SOD1, SOD2 · Mangan, Kupfer und Zink Die Superoxid-Dismutasen setzen zwei Superoxid-Moleküle zu Wasserstoffperoxid und Sauerstoff um. SOD2 arbeitet im Mitochondrium mit Mangan, SOD1 im Zellplasma mit Kupfer und Zink. In kleinen Mengen dient es als Botenstoff. Quelle 2↕ beides, je nach Menge Wasserstoffperoxid ist kein Radikal und durchquert Membranen; in kleinen Mengen dient es als Botenstoff. Trifft es auf freies Fe²⁺, entsteht das Hydroxylradikal; wie viel freies Eisen vorliegt, entscheidet, welcher Weg überwiegt. in Studien beobachtet Quelle 2, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Wasserstoffperoxid, weil Katalase und Glutathion-Peroxidase nicht nachkommen, reicht es weiter durch die Zelle, und an freiem Eisen entstehen mehr Hydroxylradikale.

zu wenig — Ist wenig Wasserstoffperoxid da, fällt sein Signal schwächer aus, und an Eisen entstehen kaum Hydroxylradikale.

in Studien beobachtet · Quelle 2, 3
Wasserstoffperoxid → Wasser Katalase, GPx · Glutathion, Selen Katalase und Glutathion-Peroxidase zerlegen Wasserstoffperoxid zu Wasser. Die Glutathion-Peroxidase trägt dafür Selen in ihrem aktiven Zentrum. So steht es der Fenton-Reaktion nicht mehr zur Verfügung. Quelle 2↓ zehrt Mit dem Zerlegen zu Wasser entzieht die Zelle das Peroxid der Fenton-Reaktion. Die Glutathion-Peroxidase verbraucht dabei Glutathion, das die Zelle mit NADPH wieder reduziert. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Arbeiten Katalase und Glutathion-Peroxidase sehr viel, wird auch das Wasserstoffperoxid abgefangen, das als Botenstoff dient, und mehr Glutathion wird oxidiert.

zu wenig — Ist wenig Selen oder Glutathion da, zerlegt die Glutathion-Peroxidase weniger Peroxid; mehr davon bleibt für die Fenton-Reaktion übrig.

in Studien beobachtet · Quelle 2, 3
Wasserstoffperoxid → Hydroxylradikal Fenton-Reaktion · Eisen (Fe²⁺) Trifft Wasserstoffperoxid auf zweiwertiges Eisen, entsteht das Hydroxylradikal. Es reagiert sofort mit dem Molekül, das ihm am nächsten liegt. Dieser Weg heißt Fenton-Reaktion. Es oxidiert Fette, Eiweiße und DNA. Quelle 3↓ zehrt Das Hydroxylradikal reagiert mit fast jedem Molekül in nächster Nähe: Es entreißt Fetten, Eiweißen und DNA Elektronen oder lagert sich an sie an. Weil es so rasch reagiert, wirkt es nur dort, wo es entsteht. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entstehen viele Hydroxylradikale nahe der DNA, werden mehr Guanin-Bausteine oxidiert, und OGG1 und MTH1 haben mehr auszusortieren.

zu wenig — Entstehen wenige Hydroxylradikale, etwa weil wenig freies Fe²⁺ vorliegt, bleiben DNA, Fette und Eiweiße weitgehend unverändert.

in Studien beobachtet · Quelle 3, 4
Hydroxylradikal → 8-oxo-dG in der DNA Von den vier Bausteinen der DNA lässt sich Guanin am leichtesten oxidieren. Aus ihm wird 8-oxo-dG, eine veränderte Base, die die Zelle als Schaden erkennt. Beim Kopieren paart sie sich leicht mit Adenin. Quelle 4↓ zehrt 8-oxo-dG paart sich beim Kopieren der DNA leicht mit Adenin statt mit Cytosin. Bleibt es stehen, gelangt so beim nächsten Kopieren ein falscher Baustein in den neuen Strang. gesicherte Physiologie Quelle 4, 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht mehr 8-oxo-dG, als OGG1 herausschneidet, bleibt es länger im Strang, und beim Kopieren gelangen häufiger Adenin-Fehlpaarungen in neue Stränge.

zu wenig — Entsteht wenig 8-oxo-dG, hat OGG1 wenig herauszuschneiden, und es fallen weniger Bruchstücke für den Urin an.

in Studien beobachtet · Quelle 4, 5
8-oxo-dGTP → 8-oxo-dGMP MTH1 (NUDT1) Das Enzym MTH1 spaltet von dem oxidierten Baustein zwei Phosphatgruppen ab. Damit passt er nicht mehr in die DNA und ist aus dem Vorrat heraus. So gelangt er nicht in neu gebildete DNA. Quelle 5↓ zehrt Mit der Spaltung durch MTH1 entzieht die Zelle dem Vorrat den oxidierten Baustein, bevor die Polymerase ihn einbaut. Die gespaltene Form kann nicht mehr in DNA gelangen. in Studien beobachtet Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Spaltet MTH1 viel, bleibt der Vorrat weitgehend frei von oxidierten Bausteinen, und es fällt mehr 8-oxo-dGMP an.

zu wenig — Arbeitet MTH1 wenig, bleiben mehr oxidierte Bausteine im Vorrat; in Tiermodellen ohne MTH1 findet sich mehr 8-oxo-dG in der DNA.

in Studien beobachtet · Quelle 5
8-oxo-dGMP → 8-OHdG Nukleotidase Eine Nukleotidase entfernt die letzte Phosphatgruppe. Übrig bleibt das Nukleosid 8-OHdG, das die Zelle nicht weiter umbaut. Es verlässt die Zelle über das Blut. Quelle 5, 4↓ zehrt Mit der letzten Spaltung wird aus dem oxidierten Baustein ein Nukleosid, das die Zelle nicht weiter umbaut, sondern ins Blut abgibt. So verlässt der Schaden den Vorrat endgültig. in Studien beobachtet Quelle 5, 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bauen MTH1 und die Nukleotidase viele oxidierte Bausteine ab, fällt mehr 8-OHdG an, und mehr davon gelangt ins Blut und in den Urin.

zu wenig — Werden wenige oxidierte Bausteine aus dem Vorrat abgebaut, fällt wenig 8-OHdG an, und entsprechend wenig gelangt in den Urin.

in Studien beobachtet · Quelle 5, 4
8-OHdG → Im Urin Beide Bruchstücke gelangen ins Blut und werden über die Nieren ausgeschieden. Welcher Anteil aus dem DNA-Strang und welcher aus dem Vorrat der Bausteine stammt, ist nicht abschließend geklärt. Sie nehmen an keiner Reaktion mehr teil. Quelle 4, 5↓ zehrt Über die Nieren verlassen die Bruchstücke den Körper unverändert; sie werden weder abgebaut noch wieder verwendet. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Gelangen viele Bruchstücke ins Blut, scheiden die Nieren mehr davon aus; aus welchem der beiden Wege sie stammen, lässt sich im Urin nicht trennen.

zu wenig — Gelangen wenige Bruchstücke ins Blut, enthält der Urin entsprechend wenig davon; die Nieren scheiden nur aus, was im Blut ankommt.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
8-oxo-Guanin → Im Urin über Blut und Niere Beide Bruchstücke gelangen ins Blut und werden über die Nieren ausgeschieden. Welcher Anteil aus dem DNA-Strang und welcher aus dem Vorrat der Bausteine stammt, ist nicht abschließend geklärt. Sie nehmen an keiner Reaktion mehr teil. Quelle 4, 5↓ zehrt Über die Nieren verlassen die Bruchstücke den Körper unverändert; sie werden weder abgebaut noch wieder verwendet. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Gelangen viele Bruchstücke ins Blut, scheiden die Nieren mehr davon aus; aus welchem der beiden Wege sie stammen, lässt sich im Urin nicht trennen.

zu wenig — Gelangen wenige Bruchstücke ins Blut, enthält der Urin entsprechend wenig davon; die Nieren scheiden nur aus, was im Blut ankommt.

gesicherte Physiologie · Quelle 4

Weitere Stationen

Sauerstoff — in den Mitochondrien In den Mitochondrien fließen Elektronen durch die Atmungskette. Ein kleiner Teil von ihnen trifft unterwegs unmittelbar auf Sauerstoff. Am Ende der Kette wird er zu Wasser. Quelle 1↑ liefert Sauerstoff ist der letzte Empfänger der Elektronen in der Atmungskette; dabei entsteht Wasser, und die Mitochondrien gewinnen die Energie für ATP. Nur ein kleiner Teil der Elektronen trifft vorzeitig auf Sauerstoff. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Steht viel Sauerstoff bereit und ist die Atmungskette stark mit Elektronen gefüllt, treffen mehr Elektronen vorzeitig auf Sauerstoff, und es entsteht mehr Superoxid.

zu wenig — Ist wenig Sauerstoff da, nehmen am Ende der Kette weniger Moleküle Elektronen auf, und die Mitochondrien gewinnen weniger Energie für ATP.

in Studien beobachtet · Quelle 1
8-oxo-dGTP — freier Baustein, oxidiert Auch die losen Bausteine im Zellsaft werden oxidiert. Würde 8-oxo-dGTP eingebaut, stünde der Schaden gleich in der neu gebildeten DNA. MTH1 fängt solche Bausteine vorher ab. Quelle 5↓ zehrt Oxidierte freie Bausteine kann die DNA-Polymerase gegenüber Adenin einbauen. So gelangt der Schaden ohne Umweg in neu gebildete DNA. in Studien beobachtet Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Fallen mehr oxidierte Bausteine an, als MTH1 spalten kann, werden mehr davon in neu gebildete DNA eingebaut.

zu wenig — Wird wenig vom Vorrat oxidiert, bleibt der Vorrat der Bausteine weitgehend unbeschädigt, und MTH1 hat wenig zu spalten.

in Studien beobachtet · Quelle 5
8-oxo-Guanin — herausgeschnittene Base Das Enzym OGG1 erkennt die veränderte Base im DNA-Strang und schneidet sie heraus. Weitere Enzyme füllen die Lücke mit einem unbeschädigten Baustein auf. So wird der DNA-Strang wiederhergestellt. Quelle 4↑ liefert Mit dem Herausschneiden durch OGG1 beginnt die Basenexzisionsreparatur: Danach füllt eine Polymerase die Lücke mit Guanin, und eine Ligase schließt den Strang wieder. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Schneidet OGG1 viele Basen heraus, gelangt mehr 8-oxo-Guanin ins Blut und in den Urin.

zu wenig — Arbeitet OGG1 wenig, bleibt 8-oxo-dG länger im DNA-Strang stehen, und beim Kopieren gelangen häufiger Adenin-Fehlpaarungen in neue Stränge.

in Studien beobachtet · Quelle 4, 5

Cofaktoren dieses Weges

Selen — Baustein der Glutathion-Peroxidase, die Wasserstoffperoxid zu Wasser zerlegt und so der Fenton-Reaktion entzieht Quelle 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Selen
Glutathion — Liefert der Glutathion-Peroxidase die Elektronen zum Zerlegen von Peroxiden; es wird dabei selbst oxidiert Quelle 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Glutathion (GSH)
Mangan — Metall im Zentrum der SOD2, die im Mitochondrium Superoxid umsetzt; daraus entsteht Wasserstoffperoxid Quelle 2
Kupfer — Metall im Zentrum der SOD1, die im Zellplasma Superoxid umsetzt; daraus entsteht Wasserstoffperoxid Quelle 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Kupfer (Cu)
Zink — Zweites Metall der SOD1; hält die Struktur des Enzyms; so kann SOD1 Superoxid umsetzen Quelle 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink
Eisen — Häm-Eisen der Katalase; freies Fe²⁺ bildet in der Fenton-Reaktion Hydroxylradikale; diese oxidieren Guanin Quelle 2, 3Im ORY-Katalog als Laborwert: Eisen
Vitamin C — Wasserlösliches Antioxidans, das Radikale durch Abgabe von Elektronen abfängt; es wird dabei selbst oxidiert Quelle 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin C (Ascorbinsäure)

Quellen

Murphy MP. How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem J 2009 · PubMed 19061483
Jomova K, Alomar SY, Alwasel SH et al. Several lines of antioxidant defense against oxidative stress: antioxidant enzymes, nanomaterials with multiple enzyme-mimicking activities, and low-molecular-weight antioxidants. Arch Toxicol 2024 · PubMed 38483584
Wardman P, Candeias LP. Fenton chemistry: an introduction. Radiat Res 1996 · PubMed 8619017
Cooke MS, Olinski R, Loft S. Measurement and meaning of oxidatively modified DNA lesions in urine. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2008 · PubMed 18199707
Nakabeppu Y, Ohta E, Abolhassani N. MTH1 as a nucleotide pool sanitizing enzyme: Friend or foe? Free Radic Biol Med 2017 · PubMed 27833032