Alanin: der Weg im Körper · Biomarker & Blutanalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert Alanin: 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

Alanin ist eine Aminosäure, die der Körper selbst bilden kann. Der Muskel baut sie aus Pyruvat und einer Aminogruppe auf und schickt sie zur Leber, die daraus wieder Glucose und Harnstoff macht. So verlässt Stickstoff den Muskel ohne freies Ammonium.

10 Stationen · 9 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.

Glucose → Pyruvat Glykolyse · NAD⁺ In der Glykolyse wird Glucose über mehrere Schritte zu Pyruvat abgebaut. Dabei gewinnt die Zelle ATP. Pyruvat ist das Kohlenstoffgerüst, das eine Aminogruppe aufnehmen kann. Quelle 4↑ liefert Pyruvat ist eine Kreuzung: Es wird in den Mitochondrien weiter abgebaut oder nimmt über die ALT eine Aminogruppe auf und wird zu Alanin. Im zweiten Fall verlässt sein Kohlenstoff den Muskel. gesicherte Physiologie Quelle 4, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Pyruvat im Muskel, nimmt die ALT mehr davon auf und überträgt mehr Aminogruppen von Glutamat; es entsteht mehr Alanin.

zu wenig — Ist wenig Pyruvat da, findet die ALT weniger Empfänger für die Aminogruppe; der Muskel gibt seinen Stickstoff dann stärker als Glutamin ab.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2, 6
Pyruvat → Alanin ALT · Vitamin B6 (PLP), Glutamat Die Alanin-Aminotransferase (ALT) überträgt eine Aminogruppe von Glutamat auf Pyruvat; so entsteht Alanin. Das Glutamat kommt großenteils aus dem Abbau von Leucin, Isoleucin und Valin im Muskel. So bindet der Muskel Stickstoff. Quelle 1, 2, 3↑ liefert Alanin bündelt eine Aminogruppe und ein Kohlenstoffgerüst in einem Molekül. So gibt der Muskel den Stickstoff aus dem Abbau von Leucin, Isoleucin und Valin in einer gut transportierbaren Form weiter. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2, 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht viel Alanin, gibt der Muskel mehr davon ins Blut ab. Die ALT-Reaktion ist umkehrbar und läuft je nach Angebot an Pyruvat und Glutamat in die eine oder andere Richtung.

zu wenig — Entsteht wenig Alanin, gibt der Muskel die Aminogruppen auf anderem Weg ab, vor allem als Glutamin.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2, 8
Alanin → Alanin im Blut Der Muskel gibt Alanin ins Blut ab. Auf diesem Weg verlassen Kohlenstoff und Stickstoff den Muskel gemeinsam, ohne dass freies Ammonium entsteht. In der Leber liefert Alanin Kohlenstoff für Glucose und Stickstoff für Harnstoff. Quelle 1, 2↑ liefert Alanin im Blut ist eine Transportform: Es bringt Kohlenstoff für die Gluconeogenese und Stickstoff für den Harnstoffzyklus zur Leber, ohne dass unterwegs freies Ammonium entsteht. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt mehr Alanin in der Leber an, steht dort mehr Pyruvat für neue Glucose und mehr Stickstoff für den Harnstoffzyklus bereit.

zu wenig — Kommt wenig Alanin an, erhält die Leber weniger Kohlenstoff aus dem Muskel und baut neue Glucose stärker aus Laktat und Glycerin auf.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 4
Alanin in der Leber → Pyruvat in der Leber ALT · Vitamin B6 (PLP) In der Leber läuft dieselbe Reaktion andersherum: Die ALT gibt die Aminogruppe des Alanins an α-Ketoglutarat ab. Zurück bleibt Pyruvat. Pyruvat ist hier der Startpunkt für neue Glucose. Quelle 1, 2↑ liefert In der Leber ist Pyruvat der Startpunkt der Gluconeogenese: Die Pyruvat-Carboxylase setzt es mit Biotin, ATP und Hydrogencarbonat zu Oxalacetat um. gesicherte Physiologie Quelle 4, 9
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Pyruvat, setzt die Pyruvat-Carboxylase mehr davon zu Oxalacetat um; Acetyl-CoA aus dem Fettabbau schaltet das Enzym dabei zusätzlich an.

zu wenig — Ist wenig Pyruvat da, entsteht über diesen Weg weniger Oxalacetat und damit weniger neue Glucose.

gesicherte Physiologie · Quelle 9, 4
Pyruvat in der Leber → Neue Glucose Pyruvat-Carboxylase · Biotin, ATP Aus Pyruvat baut die Leber über die Gluconeogenese wieder Glucose auf. Der erste Schritt, die Pyruvat-Carboxylase, braucht Biotin. Die Glucose geht ins Blut — der Kreis schließt sich. Sie versorgt im Fasten Gehirn und Muskel. Quelle 4, 1↑ liefert Die neue Glucose geht ins Blut und versorgt im Fasten Gehirn, rote Blutkörperchen und Muskel. Ein Teil kehrt in den Muskel zurück und liefert dort wieder Pyruvat. gesicherte Physiologie Quelle 4, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bildet die Leber mehr Glucose, als verbraucht wird, steigt die Glucose im Blut; Insulin hemmt daraufhin die Gluconeogenese in der Leber.

zu wenig — Bildet die Leber wenig neue Glucose, muss der Nachschub im Fasten aus ihrem Glykogenspeicher kommen; ist er leer, bleibt nur die Gluconeogenese.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
Alanin in der Leber → Glutamat ALT · α-Ketoglutarat Die abgegebene Aminogruppe landet auf α-Ketoglutarat; daraus wird Glutamat. So kommt der Stickstoff aus dem Muskel in der Leber an. Glutamat sammelt so die Aminogruppen der Leberzelle. Quelle 2, 6↑ liefert Glutamat sammelt die Aminogruppen in der Leberzelle. Es gibt sie an die Glutamat-Dehydrogenase oder über Aspartat an den Harnstoffzyklus weiter. gesicherte Physiologie Quelle 6, 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Glutamat, setzt die Glutamat-Dehydrogenase mehr Ammonium frei; zugleich entsteht aus Glutamat mehr N-Acetylglutamat, das den ersten Schritt des Harnstoffzyklus anschaltet.

zu wenig — Ist wenig α-Ketoglutarat da, entsteht weniger Glutamat, und die ALT übernimmt weniger Aminogruppen vom Alanin.

gesicherte Physiologie · Quelle 6, 7, 5
Glutamat → Ammonium Glutamat-Dehydrogen. · NAD⁺ Die Glutamat-Dehydrogenase löst die Aminogruppe als Ammonium ab und gibt α-Ketoglutarat wieder frei, das damit erneut zur Verfügung steht. Die Leber verarbeitet es sofort weiter, damit es sich nicht im Blut anreichert. Quelle 5, 6↕ beides, je nach Menge Ammonium ist der Rohstoff für Harnstoff und Glutamin. Frei und in größerer Menge gelangt es mit dem Blut ins Gehirn, wo Astrozyten es an Glutamat binden; deshalb verarbeitet die Leber es sofort. gesicherte Physiologie Quelle 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Ammonium, bindet die Leber mehr davon als Glutamin, und mehr gelangt ins Blut; im Gehirn binden Astrozyten es dann zu Glutamin.

zu wenig — Entsteht wenig Ammonium, läuft der Harnstoffzyklus langsamer; der Stickstoff bleibt dann länger in Aminosäuren gebunden.

gesicherte Physiologie · Quelle 6, 7
Ammonium → Harnstoff Harnstoffzyklus · ATP Im Harnstoffzyklus baut die Leberzelle Ammonium in Harnstoff ein; der erste Schritt verbraucht ATP. Harnstoff ist gut wasserlöslich und verlässt den Körper über die Niere. So verlässt der Stickstoff aus dem Muskel den Körper. Quelle 7, 6↓ zehrt Harnstoff entzieht dem Körper Stickstoff in einer wasserlöslichen, kaum reaktiven Form. Jedes Molekül trägt zwei Stickstoffatome: eines aus Ammonium, eines aus Aspartat. gesicherte Physiologie Quelle 7, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Eiweiß abgebaut, bildet die Leber mehr Harnstoff; die Enzyme des Zyklus passen ihre Menge über Tage an das Eiweißangebot an.

zu wenig — Wird wenig Harnstoff gebildet, bleibt mehr Stickstoff als Ammonium und Glutamin im Blut.

gesicherte Physiologie · Quelle 7, 6

Weitere Stationen

Glucose — aus dem Blut Die Muskelzelle nimmt Glucose aus dem Blut auf oder holt sie aus ihrem eigenen Glykogenspeicher. Sie ist der Brennstoff, aus dem später das Gerüst des Alanins entsteht. Quelle 1, 4↑ liefert Glucose ist der Brennstoff der Muskelzelle. Über die Glykolyse liefert sie ATP und zugleich das Pyruvat, das später als Kohlenstoffgerüst des Alanins dient. gesicherte Physiologie Quelle 1, 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt reichlich Glucose an, entsteht in der Glykolyse mehr Pyruvat; damit steht der ALT mehr Gerüst bereit, auf das sie Aminogruppen übertragen kann.

zu wenig — Kommt wenig Glucose aus dem Blut an, greift die Muskelzelle auf ihren Glykogenspeicher zurück; ist er aufgebraucht, entsteht aus Glucose weniger Pyruvat.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 4
Alanin in der Leber — aus dem Blut geholt Die Leberzelle nimmt Alanin über eigene Transporter aus dem Blut auf. Alanin ist eine der wichtigsten Aminosäuren, die dort ankommen. Dort dient es vor allem als Ausgangsstoff für neue Glucose. Quelle 1↑ liefert In der Leber ist Alanin einer der wichtigsten Ausgangsstoffe für neue Glucose. Beim Fasten nimmt die Leber besonders viel Alanin aus dem Blut auf. gesicherte Physiologie Quelle 1, 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Nimmt die Leber viel Alanin auf, arbeiten ALT, Gluconeogenese und Harnstoffzyklus mehr; mehr Stickstoff wird zu Harnstoff.

zu wenig — Nimmt die Leber wenig Alanin auf, stammt neue Glucose stärker aus anderen Ausgangsstoffen, und weniger Stickstoff aus dem Muskel erreicht den Harnstoffzyklus.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 6

Cofaktoren dieses Weges

Vitamin B6 — Als Pyridoxalphosphat Cofaktor der Alanin-Aminotransferase (ALT) in Muskel und Leber; ohne PLP stockt die ALT Quelle 8Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin B6
Glutamat — Gibt im Muskel die Aminogruppe an Pyruvat ab; dabei entsteht Alanin; so wandert der Stickstoff weiter Quelle 1, 2Im ORY-Katalog als Laborwert: Glutamat
α-Ketoglutarat — Nimmt in der Leber die Aminogruppe des Alanins auf; daraus wird Glutamat; ist wenig da, stockt die Übergabe Quelle 2, 5Im ORY-Katalog als Laborwert: Alpha-Ketoglutarat (2-Oxoglutarat)
Leucin, Isoleucin, Valin — Ihr Abbau im Muskel liefert die Aminogruppen für Glutamat und damit für Alanin; sie stammen aus Nahrung und Muskeleiweiß Quelle 3Im ORY-Katalog als Laborwert: Leucin
Biotin — Cofaktor der Pyruvat-Carboxylase, dem ersten Schritt der Gluconeogenese aus Pyruvat; ohne Biotin kein Oxalacetat Quelle 9
Magnesium — Die Pyruvat-Carboxylase setzt Pyruvat mit MgATP und Hydrogencarbonat zu Oxalacetat um; Acetyl-CoA schaltet sie an Quelle 9Im ORY-Katalog als Laborwert: Magnesium
NAD⁺ — Nimmt bei der Glutamat-Dehydrogenase in der Leber Wasserstoff auf; dabei wird Ammonium frei Quelle 5Im ORY-Katalog als Laborwert: NAD⁺ (Nicotinamidadenindinukleotid)

Quellen

Felig P. The glucose-alanine cycle. Metabolism 1973 · PubMed 4567003
Palmer TN, Caldecourt MA et al. Alanine and inter-organ relationships in branched-chain amino and 2-oxo acid metabolism. Review. Biosci Rep 1985 · PubMed 3938302
Holeček M. Branched-chain amino acids in health and disease: metabolism, alterations in blood plasma, and as supplements. Nutr Metab (Lond) 2018 · PubMed 29755574
Rui L. Energy metabolism in the liver. Compr Physiol 2014 · PubMed 24692138
Treberg JR, Banh S et al. Intertissue differences for the role of glutamate dehydrogenase in metabolism. Neurochem Res 2014 · PubMed 23412807
Adeva MM, Souto G et al. Ammonium metabolism in humans. Metabolism 2012 · PubMed 22921946
Morris SM Jr. Regulation of enzymes of the urea cycle and arginine metabolism. Annu Rev Nutr 2002 · PubMed 12055339
Vanderlinde RE. Review of pyridoxal phosphate and the transaminases in liver disease. Ann Clin Lab Sci 1986 · PubMed 3008634
Jitrapakdee S, St Maurice M, Rayment I et al. Structure, mechanism and regulation of pyruvate carboxylase. Biochem J 2008 · PubMed 18613815