Antioxidative Kapazität: der Weg im Körper

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert Antioxidative Kapazität (ImAnOx, TAS): 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

Die antioxidative Kapazität beschreibt, wie viel Peroxid und Radikale eine Blutprobe insgesamt abfangen kann. Sie ist die Summe vieler gelöster Abfänger wie Harnsäure, Albumin und Vitamin C, die Oxidantien Elektronen abgeben und sie so entschärfen.

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.

Sauerstoff (O₂) → Superoxid Atmungskette, NOX Superoxid entsteht an Komplex I und III der Atmungskette und durch NADPH-Oxidasen (NOX) in Abwehr- und anderen Zellen. Es ist sehr kurzlebig. Quelle 3, 2↕ beides, je nach Menge Superoxid dient Abwehrzellen zum Abtöten von Keimen und ist zugleich Ausgangsstoff für Wasserstoffperoxid; in großer Menge verändert es Eisen-Schwefel-Zentren von Enzymen. gesicherte Physiologie Quelle 2, 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Superoxid, setzt es Eisen aus Enzymen frei; mit freiem Eisen entsteht aus Wasserstoffperoxid das sehr reaktive Hydroxylradikal.

zu wenig — Entsteht wenig Superoxid, fehlt Abwehrzellen ein Werkzeug gegen Keime, und weniger Wasserstoffperoxid steht als Signal bereit.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
Superoxid → Wasserstoffperoxid SOD · Kupfer, Zink, Mangan Superoxid-Dismutasen (SOD) wandeln Superoxid rasch in Wasserstoffperoxid um. Es ist stabiler und durchquert Membranen, auch aus der Zelle ins Blut. Quelle 4, 2↕ beides, je nach Menge In kleinen Mengen ist Wasserstoffperoxid ein Signalstoff, der Enzyme an- und abschaltet; in größeren Mengen oxidiert es Eiweiße, Fette und Erbgut. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Wasserstoffperoxid, oxidiert es Schwefelgruppen in Eiweißen über das Maß des Signals hinaus; mit freiem Eisen entstehen Hydroxylradikale.

zu wenig — Ist sehr wenig Wasserstoffperoxid vorhanden, fehlen Signale, über die Zellen etwa auf Wachstumsfaktoren reagieren.

gesicherte Physiologie · Quelle 2, 1
Peroxide im Serum → Entschärfte Produkte Elektronen-Abgabe Die Abfänger geben Elektronen an Peroxide und Radikale ab. Übrig bleiben Wasser oder stabile Moleküle und die oxidierte Form des Abfängers. Quelle 1, 9↑ liefert Einige oxidierte Abfänger werden zurückgewonnen: Vitamin C stellt Vitamin E wieder her und wird selbst in Zellen erneuert; andere wie Harnsäure werden abgebaut. gesicherte Physiologie Quelle 9
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Fallen viele oxidierte Abfänger an, kommt die Rückgewinnung in den Zellen nicht nach, und die reduzierten Formen im Blut nehmen ab.

zu wenig — Fallen wenige an, wird wenig verbraucht, und der Bestand an Abfängern bleibt stabil.

gesicherte Physiologie · Quelle 9, 1
Peroxide im Serum → Rest-Peroxid Was die Probe nicht abbaut, bleibt als Peroxid übrig und wird über eine Farbreaktion gemessen. Je weniger übrig bleibt, desto größer war die Kapazität der Probe. Quelle 5↓ zehrt Peroxid, das nicht abgefangen wird, oxidiert Schwefelgruppen von Eiweißen und Fette in Membranen; im Test zeigt der Rest die Menge, die die Probe nicht bewältigt hat. gesicherte Physiologie Quelle 5, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bleibt viel Peroxid übrig, hat die Probe wenig abgefangen; welcher Abfänger dafür fehlt, zeigt die Summe nicht, und ihre Aussage für einzelne Gewebe ist umstritten.

zu wenig — Bleibt wenig übrig, war die Kapazität groß; sie kann großteils aus Harnsäure stammen, sodass eine hohe Summe allein wenig über Vitamine aussagt.

umstritten · Quelle 5, 6

Weitere Stationen

Sauerstoff (O₂) — Atmung und Abwehrzellen Fast aller Sauerstoff wird in den Mitochondrien vollständig zu Wasser umgesetzt. Ein kleiner Teil nimmt unterwegs nur ein Elektron auf; Abwehrzellen bilden solche Formen auch gezielt. Quelle 3, 1↑ liefert Sauerstoff ist der Endabnehmer der Atmungskette; dass dabei einzelne Elektronen entweichen, ist Teil des normalen Stoffwechsels. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist die Atmungskette stark mit Elektronen beladen, etwa bei großem Angebot an Brennstoff und wenig ATP-Bedarf, entweicht mehr Superoxid.

zu wenig — Läuft die Atmungskette zügig ab, entweichen weniger Elektronen, und es entsteht weniger Superoxid.

gesicherte Physiologie · Quelle 3
Peroxide im Serum — aus Zellen oder im Test Im Blut treffen Peroxide und Radikale auf ein Netz gelöster Abfänger. Im ImAnOx-Test wird der Serumprobe eine festgelegte Menge Wasserstoffperoxid zugesetzt. Quelle 5, 1↓ zehrt Peroxide und Radikale im Blut entziehen anderen Molekülen Elektronen; was sie treffen, wird oxidiert, solange kein Abfänger sie zuerst abfängt. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Gelangen viele Peroxide ins Blut, werden die gelösten Abfänger verbraucht und müssen aus Zellen, Leber und Nahrung nachgeliefert werden.

zu wenig — Gelangen wenige ins Blut, bleiben die Abfänger weitgehend in ihrer reduzierten, einsatzbereiten Form.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
Harnsäure — Abbauprodukt der Purine Harnsäure entsteht beim Abbau von Purinen, den Bausteinen des Erbguts. Im Blut liegt sie in vergleichsweise hoher Menge gelöst vor. Quelle 8↕ beides, je nach Menge Im Blutplasma fängt Harnsäure Radikale und Oxidantien ab und trägt den größten Einzelanteil zur gemessenen Kapazität bei; in Zellen kann sie dagegen selbst oxidierend wirken. in Studien beobachtet Quelle 8, 6
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Harnsäure im Blut, steigt die gemessene Kapazität; in Zellkultur fördert sie zugleich die Bildung von Oxidantien in Zellen.

zu wenig — Ist wenig Harnsäure im Blut, fehlt der größte Einzelbeitrag, und die gemessene Kapazität fällt niedriger aus.

in Studien beobachtet · Quelle 8
Albumin — freie Thiolgruppe Albumin ist das häufigste Eiweiß im Blut. Seine freie Schwefelgruppe (Cys34) und gebundene Metalle machen es zu einem Abfänger von Oxidantien. Quelle 7↓ zehrt Albumin fängt Peroxide über seine Thiolgruppe ab und bindet Kupfer und Eisen, die sonst Radikale bilden würden; so entzieht es Oxidantien ihre Wirkung. gesicherte Physiologie Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Liegt viel Albumin vor, stehen mehr Thiolgruppen bereit, und mehr Metall-Ionen sind gebunden.

zu wenig — Ist wenig Albumin da oder ist seine Thiolgruppe bereits oxidiert, fängt das Plasma weniger Peroxid ab.

gesicherte Physiologie · Quelle 7
Vitamin C — Ascorbinsäure Vitamin C ist im wässrigen Teil des Blutes gelöst. Es gibt leicht Elektronen ab und wird dabei zu Dehydroascorbinsäure. Quelle 9↓ zehrt Vitamin C fängt Radikale im wässrigen Milieu ab und bringt oxidiertes Vitamin E in den Lipoproteinen in seine wirksame Form zurück. gesicherte Physiologie Quelle 9
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Vitamin C vorhanden, kann es zusammen mit freiem Eisen selbst Radikale bilden; im Blut ist Eisen aber fest gebunden.

zu wenig — Ist wenig Vitamin C da, wird Vitamin E langsamer zurückgewonnen, und das wässrige Plasma fängt weniger Radikale ab.

gesicherte Physiologie · Quelle 9
Vitamin E — in Lipoproteinen Vitamin E sitzt fettlöslich in Lipoproteinen und Membranen. Es unterbricht dort Kettenreaktionen, in denen Fette oxidiert werden. Quelle 9↓ zehrt Vitamin E gibt einem Fettradikal ein Elektron ab und stoppt so die Kette; das entstehende Vitamin-E-Radikal ist reaktionsträge und wird von Vitamin C zurückgewonnen. gesicherte Physiologie Quelle 9
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel Vitamin E in den Lipoproteinen, werden Kettenreaktionen früher unterbrochen; zur Kapazität des wässrigen Serums trägt es nur wenig bei.

zu wenig — Ist wenig Vitamin E da, laufen Kettenreaktionen in den Fetten der Lipoproteine länger, bevor sie enden.

gesicherte Physiologie · Quelle 9

Cofaktoren dieses Weges

Vitamin C — Gibt Elektronen an Radikale ab und gewinnt oxidiertes Vitamin E zurück Quelle 9Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin C (Ascorbinsäure)
Vitamin E — Unterbricht in Lipoproteinen und Membranen die Kettenreaktion der Fettoxidation Quelle 9Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin E (Tocopherol)
Zink und Kupfer — Metall-Zentren der SOD im Zellplasma und außerhalb der Zelle, die Superoxid umsetzt Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink
Mangan — Metall-Zentrum der SOD im Mitochondrium Quelle 4
Harnsäure — Größter Einzelbeitrag zur gemessenen Kapazität des Plasmas Quelle 6, 8
Albumin — Fängt mit seiner Thiolgruppe Peroxide ab und bindet Metall-Ionen Quelle 7

Quellen

Sies H. Oxidative stress: a concept in redox biology and medicine. Redox Biol 2015 · PubMed 25588755
Sies H, Jones DP. Reactive oxygen species (ROS) as pleiotropic physiological signalling agents. Nat Rev Mol Cell Biol 2020 · PubMed 32231263
Murphy MP. How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem J 2009 · PubMed 19061483
Wang Y, Branicky R, Noë A, Hekimi S. Superoxide dismutases: Dual roles in controlling ROS damage and regulating ROS signaling. J Cell Biol 2018 · PubMed 29669742
Sies H. Total antioxidant capacity: appraisal of a concept. J Nutr 2007 · PubMed 17513413
Benzie IF, Strain JJ. The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of "antioxidant power": the FRAP assay. Anal Biochem 1996 · PubMed 8660627
Roche M, Rondeau P, Singh NR et al. The antioxidant properties of serum albumin. FEBS Lett 2008 · PubMed 18474236
Sautin YY, Johnson RJ. Uric acid: the oxidant-antioxidant paradox. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 2008 · PubMed 18600514
Sies H, Stahl W. Vitamins E and C, beta-carotene, and other carotenoids as antioxidants. Am J Clin Nutr 1995 · PubMed 7495226