BH4 (Tetrahydrobiopterin): der Weg im Körper

BH4 (Tetrahydrobiopterin) ist Teil des Weges „Neopterin“. Diese Seite zeigt den ganzen Weg; die Station von BH4 (Tetrahydrobiopterin) ist hervorgehoben.

Hier steht dieser Laborwert: Tetrahydrobiopterin — BH4, in anderen Zellen. In den meisten anderen Zellen führen zwei weitere Enzyme denselben Ausgangsstoff zu Tetrahydrobiopterin. BH4 ist der Cofaktor mehrerer Hydroxylasen, etwa im Weg zu Dopamin. Staut sich BH4, bremst es seine eigene Bildung. Quelle 4

Kurz erklärt

Neopterin ist ein kleines Molekül aus dem Stoffwechsel von GTP, das vor allem Makrophagen bilden. Sie geben es ab, nachdem der Abwehr-Botenstoff Interferon-γ sie angeregt hat. Der Weg zu BH4 bleibt in Makrophagen dabei weitgehend stehen.

8 Stationen · 4 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.

T-Zellen, NK-Zellen → Interferon-γ Interferon-γ ist einer dieser Botenstoffe. Es bindet an Rezeptoren anderer Zellen und verändert dort, welche Gene abgelesen werden. In Makrophagen schaltet es den Pterin-Weg an. Quelle 3, 2↑ liefert Interferon-γ schaltet in Makrophagen das Gen der GTP-Cyclohydrolase I hoch. Je mehr davon ankommt, desto mehr GTP fließt in den Pterin-Weg. gesicherte Physiologie Quelle 3, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Kommt viel Interferon-γ an, lesen Makrophagen das Gen der GTP-Cyclohydrolase I stark ab; es entsteht mehr Neopterin und gelangt ins Blut.

zu wenig — Kommt wenig Interferon-γ an, bleibt die GTP-Cyclohydrolase I in Makrophagen auf niedriger Stufe, und es entsteht wenig Neopterin.

gesicherte Physiologie · Quelle 3, 1
Interferon-γ → Makrophage IFN-γ-Rezeptor Makrophagen und verwandte Zellen tragen den Rezeptor für Interferon-γ. Nach dem Signal lesen sie das Gen für das Enzym GTP-Cyclohydrolase I deutlich stärker ab. Dadurch fließt mehr GTP in den Pterin-Weg. Quelle 1, 2↑ liefert Makrophagen setzen das Signal in Stoffwechsel um: Sie bilden viel Dihydroneopterin-Triphosphat, führen es aber kaum zu BH4 weiter, weil ihnen das nächste Enzym weitgehend fehlt. gesicherte Physiologie Quelle 1, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Werden viele Makrophagen angeregt, steigt die Menge an Neopterin, die sie ins Blut abgeben.

zu wenig — Werden wenige angeregt, bilden sie die GTP-Cyclohydrolase I nur auf Grundstufe und geben kaum Neopterin ab.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2
GTP → Dihydroneopterin-TP GTP-Cyclohydrolase I · Zink Die GTP-Cyclohydrolase I öffnet den Ring des GTP und setzt ihn neu zusammen. So entsteht 7,8-Dihydroneopterin-Triphosphat. Das Enzym trägt Zink in seinem aktiven Zentrum. Hier teilt sich der Weg zu Neopterin und BH4. Quelle 4, 1↑ liefert Dihydroneopterin-Triphosphat ist die Weiche: In den meisten Zellen führen PTPS und Sepiapterin-Reduktase es zu BH4, in menschlichen Makrophagen fließt es überwiegend zu Neopterin ab. gesicherte Physiologie Quelle 4, 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut es sich, weil PTPS kaum arbeitet, spalten Phosphatasen die Phosphatgruppen ab, und es entsteht mehr 7,8-Dihydroneopterin.

zu wenig — Ist wenig davon da, weil die GTP-Cyclohydrolase I kaum arbeitet, entsteht in den Zellen auch wenig BH4.

gesicherte Physiologie · Quelle 1, 2, 4
Dihydroneopterin-TP → 7,8-Dihydroneopterin Phosphatasen In Makrophagen ist das nächste Enzym des Weges kaum vorhanden. Deshalb werden die Phosphatgruppen abgespalten und 7,8-Dihydroneopterin bleibt übrig. Es kann reaktive Sauerstoffverbindungen abfangen. Quelle 1, 2↓ zehrt 7,8-Dihydroneopterin kann reaktive Sauerstoffverbindungen abfangen. In Zellversuchen wirkt es dabei als Radikalfänger und wird selbst oxidiert. in Studien beobachtet Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich 7,8-Dihydroneopterin, wird mehr davon zu Neopterin oxidiert, vor allem dort, wo viele reaktive Sauerstoffverbindungen entstehen.

zu wenig — Ist wenig davon da, entsteht auch wenig Neopterin, denn es geht aus dieser Vorstufe hervor.

in Studien beobachtet · Quelle 3, 2
7,8-Dihydroneopterin → Neopterin Oxidation Gibt 7,8-Dihydroneopterin zwei Wasserstoffatome ab, entsteht Neopterin. Beide Formen gelangen ins Blut und werden mit dem Urin ausgeschieden. Eine eigene Aufgabe als Cofaktor hat Neopterin nicht. Quelle 2, 3↑ liefert Neopterin ist ein Endprodukt ohne Aufgabe als Cofaktor. In Zellversuchen verstärkt es die Wirkung reaktiver Sauerstoffverbindungen; ob das im Körper eine Rolle spielt, ist offen. in Studien beobachtet Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Neopterin, wird es über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden; in Zellversuchen verstärkt mehr davon die Wirkung reaktiver Sauerstoffverbindungen.

zu wenig — Ist wenig Neopterin da, sind Makrophagen kaum durch Interferon-γ angeregt; eine eigene Aufgabe, die dann ausfällt, ist nicht beschrieben.

in Studien beobachtet · Quelle 3, 2
Dihydroneopterin-TP → Tetrahydrobiopterin PTPS, SR · NADPH In den meisten anderen Zellen führen zwei weitere Enzyme denselben Ausgangsstoff zu Tetrahydrobiopterin. BH4 ist der Cofaktor mehrerer Hydroxylasen, etwa im Weg zu Dopamin. Staut sich BH4, bremst es seine eigene Bildung. Quelle 4↑ liefert BH4 liefert den Hydroxylasen für Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan sowie den NO-Synthasen die Elektronen. Dabei wird es oxidiert und muss wieder aufbereitet werden. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel BH4 da, hemmt es über ein Regulator-Eiweiß die GTP-Cyclohydrolase I und bremst so seine eigene Bildung.

zu wenig — Ist wenig BH4 da, arbeiten die Hydroxylasen langsamer, es entsteht weniger Dopamin und Serotonin, und NO-Synthasen bilden statt NO vermehrt Superoxid.

gesicherte Physiologie · Quelle 4

Weitere Stationen

T-Zellen, NK-Zellen — Zellen der Abwehr Erkennen bestimmte T-Zellen oder natürliche Killerzellen ein fremdes Eiweiß, geben sie Botenstoffe ab, mit denen sie andere Zellen ansprechen. Je mehr Zellen aktiv sind, desto mehr Botenstoff entsteht. Quelle 3↑ liefert Aktivierte T-Zellen und natürliche Killerzellen liefern das Startsignal des Weges: Sie geben Interferon-γ ab, das Makrophagen in der Umgebung anspricht. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind viele dieser Zellen aktiv, geben sie mehr Interferon-γ ab, und mehr Makrophagen werden angesprochen.

zu wenig — Sind wenige aktiv, bleibt das Signal schwach, und der Pterin-Weg in den Makrophagen läuft auf Grundstufe.

gesicherte Physiologie · Quelle 3
GTP — Baustein jeder Zelle Ausgangsstoff ist Guanosintriphosphat, kurz GTP – dasselbe Molekül, das die Zelle als Baustein und als Energieträger nutzt. Die Menge des folgenden Enzyms bestimmt, wie viel davon in den Weg fließt. Quelle 4↑ liefert GTP liefert das Grundgerüst aller Pterine dieses Weges: Aus seinem Ring entstehen sowohl Neopterin als auch BH4. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Mehr GTP bedeutet nicht mehr Pterine: Die Menge der GTP-Cyclohydrolase I legt fest, wie viel davon in diesen Weg fließt.

zu wenig — Ist wenig GTP frei, hat die GTP-Cyclohydrolase I weniger Ausgangsstoff, und alle Pterine dieses Weges entstehen langsamer.

gesicherte Physiologie · Quelle 4

Cofaktoren dieses Weges

Zink — Metall im aktiven Zentrum der GTP-Cyclohydrolase I; ohne es beginnt der Pterin-Weg nicht Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink
Magnesium — Metall-Ion der PTPS, des zweiten Enzyms auf dem Weg zu BH4; PTPS ist in Makrophagen kaum vorhanden Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Magnesium
NADPH — Liefert der Sepiapterin-Reduktase die Elektronen für den Weg zu BH4; es wird dabei verbraucht Quelle 4
Eisen — Metall der Hydroxylasen, die BH4 als Cofaktor nutzen, etwa im Weg zu Dopamin und Serotonin Quelle 4Im ORY-Katalog als Laborwert: Eisen

Quellen

Werner ER, Werner-Felmayer G, Fuchs D et al. Tetrahydrobiopterin biosynthetic activities in human macrophages, fibroblasts, THP-1, and T 24 cells. GTP-cyclohydrolase I is stimulated by interferon-gamma, and 6-pyruvoyl tetrahydropterin synthase and sepiapterin reductase are constitutively present. J Biol Chem 1990 · PubMed 2154472
Werner ER, Werner-Felmayer G, Fuchs D et al. Biochemistry and function of pteridine synthesis in human and murine macrophages. Pathobiology 1991 · PubMed 1883524
Murr C, Widner B, Wirleitner B et al. Neopterin as a marker for immune system activation. Curr Drug Metab 2002 · PubMed 12003349
Werner ER, Blau N, Thöny B. Tetrahydrobiopterin: biochemistry and pathophysiology. Biochem J 2011 · PubMed 21867484

Ganzer Weg: Neopterin